(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を実際に打撃することなく、打撃動作するだけで、打撃動作の衝撃力を推定できる衝撃力推定装置であって、
人体に取り付けられ、人体の動きの加速度を検出する加速度検出手段と、
人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点を判断する判断手段と、
人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から、前記判断手段により判断された加速度の極性反転時点以前の複数のタイミングの加速度を抽出する抽出手段と、
この抽出手段により抽出された複数の加速度に基づき衝撃力を算出する算出手段と、
を備えたことを特徴とする衝撃力推定装置。
【請求項２】
前記算出手段は、検出加速度に対する予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出することを特徴とする請求項１に記載の衝撃力推定装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記抽出手段で抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかを判別する判別手段と、
この判別手段により判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出する演算手段と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の衝撃力推定装置。
【請求項４】
前記加速度検出手段、判断手段、抽出手段及び算出手段は、人体の腕に装着するためのバンドが取り付けられたケースに収容されてなることを特徴とする請求項１に記載の衝撃力推定装置。
【請求項５】
前記判別手段は、打撃種毎に予め得られた複数の平均加速度と前記抽出手段により抽出された複数の加速度との差及びその共分散行列の逆行列に基づく各打撃種毎のマハラノビスの汎距離のうち、最小の汎距離である打撃種を判別することを特徴とする請求項３に記載の衝撃力推定装置。
【請求項６】
物体を実際に打撃することなく、打撃動作するだけで、打撃動作の衝撃力を推定できる衝撃力推定方法であって、
人体の打撃動作に伴ない、該人体に取り付けられた加速度検出手段により加速度を検出する加速度検出ステップと、
人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出ステップにより一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点を判断する判断ステップと、
前記加速度検出手段で一定時間毎に検出された加速度から、前記判断ステップにおいて判断された加速度反転時点以前の複数のタイミングの加速度を抽出する抽出ステップと、
この抽出ステップにおいて抽出された複数の加速度に基づき衝撃力を算出する算出ステップと、
を有することを特徴とする衝撃力推定方法。
【請求項７】
前記算出ステップは、検出加速度に対する予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出ステップにおいて抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出することを特徴とする請求項６に記載の衝撃力推定方法。
【請求項８】
前記算出ステップは、
前記抽出ステップにおいて抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかを判別する判別ステップと、
この判別ステップにおいて判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出ステップにおいて抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出する演算ステップと、
を有することを特徴とする請求項６に記載の衝撃力推定方法。
【請求項９】
前記判別ステップは、打撃種毎に予め得られた複数の平均加速度と前記抽出ステップにおいて抽出された複数の加速度との差及びその共分散行列の逆行列に基づく各打撃種毎のマハラノビスの汎距離のうち、最小の汎距離である打撃種を判別することを特徴とする請求項８に記載の衝撃力推定方法。
【請求項１０】
物体を実際に打撃することなく、打撃動作するだけで、打撃動作の衝撃力を推定するためのコンピュータが実行可能なプログラムコードを記憶した記憶媒体であって、
コンピュータを、
人体の打撃動作に伴ない、人体に取り付けられた加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点を判断する判断手段、
人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から、前記判断手段により判断された加速度の極性反転時点以前の複数のタイミングの加速度を抽出する抽出手段、
この抽出手段により抽出された複数の加速度に基づき衝撃力を算出する算出手段、
として機能させることを特徴とする衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１１】
前記算出手段を、検出加速度に対する予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出する算出手段として機能させることを特徴とする請求項１０記載の衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１２】
前記衝撃力算出手段を、
前記抽出手段により抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかを判別する判別手段、
この判別手段により判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出する演算手段、
として機能させることを特徴とする請求項１０に記載の衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１３】
前記判別手段を、打撃種毎に予め得られた複数の平均加速度と前記抽出手段により抽出された複数の加速度との差及びその共分散行列の逆行列に基づく各打撃種毎のマハラノビスの汎距離のうち、最小の汎距離である打撃種を判別する判別手段として機能させることを特徴とする請求項１２に記載の衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば格闘技の打撃技術に伴なう衝撃力を測定するための衝撃力推定装置、衝撃力推定方法、及び衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、「空手」や「ボクシング」，「少林寺拳法」等の格闘技の打撃技術に伴なう衝撃力を測定するために、平板状のフォースプラットホームが用いられる。
このフォースプラットホームは、複数の圧電素子を金属板で挾んだ構造となっており、このフォースプラットホームを、コンクリート等の壁に垂直に強固に固定し、該プラットホームを打撃することで、打撃に伴なう電気信号を得て衝撃力を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の衝撃力測定技術において用いられるフォースプラットホームは、壁等に対して強固に固定されるため、打撃時の衝撃がそのまま腕等の身体に加わり、怪我をする恐れがある。
【０００４】
このため、衝撃力を測定すべき被測定者は、フォースプラットホームを打撃する力を無意識に手加減することになり、被測定者の有する本来の打撃力に応じた正確な衝撃力を測定することができない問題がある。
【０００５】
また、前記従来の衝撃力測定技術において用いられるフォースプラットホームは、壁等に対して強固に固定されるため、打撃技術の本来の打撃対象である人体を打撃する場合と比較して、衝突に関与する質量条件が掛け離れており、この条件下で測定した衝撃力は、実際に人体に作用する衝撃力と掛け離れているという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、物体を打撃する必要なく、衝撃力を推定することが可能になる衝撃力推定装置、衝撃力推定方法、及び衝撃力推定処理プログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の請求項１に係わる衝撃力推定装置は、物体を実際に打撃することなく、打撃動作するだけで、打撃動作の衝撃力を推定できる衝撃力推定装置であって、人体に取り付けられ、人体の動きの加速度を検出する加速度検出手段と、人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点を判断する判断手段と、人体の打撃動作に伴ない、前記加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から、前記判断手段により判断された加速度の極性反転時点以前の複数のタイミングの加速度を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された複数の加速度に基づき衝撃力を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
つまり、本発明の請求項１に係わる衝撃力推定装置では、人体の打撃動作に伴ない、人体に取り付けられた加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点が判断されると共に、この加速度の極性反転時点以前の複数のタイミングの加速度が抽出され、この抽出された複数の加速度に基づき衝撃力が算出されることになる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係わる衝撃力推定装置は、前記請求項１に係わる衝撃力推定装置にあって、前記算出手段は、検出加速度に対する予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出することを特徴とする。
【００１１】
つまり、本発明の請求項２に係わる衝撃力推定装置では、抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、係数が掛け合わされて加算され、さらに定数が加えられて衝撃力が算出されることになる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係わる衝撃力推定装置は、前記請求項１に係わる衝撃力推定装置にあって、前記算出手段を、前記抽出手段により抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかを判別する判別手段と、この判別手段により判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数を掛け合わせて加算し、さらに前記定数を加えて衝撃力を算出する演算手段としたことを特徴とする。
【００１３】
つまり、本発明の請求項３に係わる衝撃力推定装置では、前記抽出手段により抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかが判別され、この判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数が掛け合わされて加算され、さらに前記定数が加えられて衝撃力が算出されることになる。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係わる衝撃力推定装置は、前記請求項１に係わる衝撃力推定装置にあって、前記加速度検出手段、判断手段、抽出手段及び算出手段を、人体の腕に装着するためのバンドが取り付けられたケースに収容してなることを特徴とする。
【００１５】
つまり、本発明の請求項４に係わる衝撃力推定装置では、人体の腕による打撃動作に伴ない加速度検出手段により検出された加速度に基づき、衝撃力が算出されることになる。
【００１６】
また、本発明の請求項５に係わる衝撃力推定装置は、前記請求項３に係わる衝撃力推定装置にあって、前記判別手段を、打撃種毎に予め得られた複数の平均加速度と前記抽出手段により抽出された複数の加速度との差及びその共分散行列の逆行列に基づく各打撃種毎のマハラノビスの汎距離のうち、最小の汎距離である打撃種を判別する判別手段としたことを特徴とする。
【００１７】
つまり、本発明の請求項５に係わる衝撃力推定装置では、各打撃種毎のマハラノビスの汎距離により、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかが判別され、この判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数が掛け合わされて加算され、さらに前記定数が加えられて衝撃力が算出されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の衝撃力推定装置の実施形態に係わる腕時計装置の外観構成を示す図であり、同図（Ａ）は腕時計装置の正面構成を示す図、同図（Ｂ）は腕時計装置に対する加速度センサの取り付け位置を示す図である。
【００１９】
時計本体１１は、リストバンド１１ａにより手首や足首等に巻き付けて使用可能な、通常の腕時計と同等の大きさで構成され、この時計本体１１の内部には、各種の時計機能を司る電子回路と共に、加速度センサ１２が設けられる。
【００２０】
図２は前記腕時計装置に取り付けられる加速度センサ１２の構成を示す図であり、同図（Ａ）は加速度センサ１２の構造図、同図（Ｂ）は加速度センサ１２の原理図である。
【００２１】
この加速度センサ１２は、圧電型加速度センサであり、ベース１２ａに固定された２本のリード線１２b1，１２b2が、２枚貼り合わされた圧電セラミック板（ピエゾ素子）１２c1，１２c2のそれぞれの表面に半田付けされ、その半田付け部と圧電セラミック板１２c1，１２c2の下部が接着剤によりベース１２ａに固定される。そして、その全体が金属缶１２ｄにより被われてシールドされる。
【００２２】
２枚の圧電セラミック板１２c1，１２c2は、極性を逆にして貼り合わされ、図２においては、左側のセラミック板１２c1は、矢印ｂに示すように伸びたときに左側面が“−”，右側面が“＋”に分極し、右側のセラミック板１２c2はこれとは逆に、矢印ｃに示すように縮んだときに左側面が“−”，右側面が“＋”に分極するように貼り合わされる。
【００２３】
そして、矢印ａで示す方向に加速度が加わると、その慣性力で圧電セラミック板１２c1，１２c2には、矢印ｂ，ｃに示すようなしなりが生じ、前記左右側面の分極に応じた電圧信号がリード線１２b1，１２b2を通して出力される。
【００２４】
この場合、加速度センサ１２に加わる加速度が大きいほど、圧電セラミック板１２c1，１２c2のしなりが大きくなり高い電圧が発生されるため、加速度に比例した電圧信号が出力される。
【００２５】
この加速度センサ１２は、時計本体１１の９時の位置に対応して配置され、該時計本体１１が３時から９時の向きで運動する際、速度が増加の過程にある場合、速度増加の大きさに応じて“＋”の電圧が出力され、速度が減少の過程にある場合、速度減速の大きさに応じて“−”の電圧が出力されるように感度の向きを設定して取り付けられる。
【００２６】
図３は前記腕時計装置を装着した人体の打撃動作（肘関節の伸展を特徴とし、拳が略直線的に打撃対象に向かって運動する打撃動作）において、実際の打撃を伴なわない場合の加速度センサ１２による加速度検出状態を示す模式図である。
【００２７】
例えば前記時計本体１１を、人体の利き腕である右腕に装着し、同図（Ａ）〜（Ｅ）に示すように打撃動作した際に、加速度センサ１２により発生される電圧は、その（Ａ）〜（Ｃ）に対応する突出し期（打突点Ｈ以前）においては、突出し方向への速度の増加に応じた“＋”の電圧として検出され、また、打撃が伸びきった折返し期（打突点Ｈ以降）において、“−”の最高ピーク電圧として検出される。
【００２８】
ここで、一連の動作を通じて加速度絶対値が最大となるのは、対象物の打撃のいかんにかかわらず、図３に示すピークＢとなる。
このピークＢの大きさは、加速度の値としてマイナスになることでも分かるように、打撃動作における上肢の突き出し運動の速度減少の程度の大きさを示している。つまり、突き出された上肢がより激しく停止すれば、絶対値としてより大きなピークＢの値が出現することになる。
【００２９】
一方、これより以前に出現するプラス値の加速度は、上肢の突き出しにおける速度増加の大きさを反映しており、その変化の様子は上肢の運動構成のパターンに大きく依存しているが、上肢以外の身体部分の運動構成をも反映しており、この部分の加速度の時間的変化は、運動の最終結果として生じる衝撃力の大きさと密接に関係している。
【００３０】
そこで、本発明の実施形態では、打突点Ｈ以前の０．２秒間における０．０１秒間隔の各タイミングでの２０点P1〜P20 の検出加速度ｘ１〜ｘ２０を用いて、より正確な衝撃力を推定する。
【００３１】
打撃に伴なう加速度は、その検出タイミングにより衝撃力の大きさに及ぼす程度が異なり、例えば、打撃動作初期の加速度の影響は少なく、打突直前の加速度の影響は大きいため、２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０のそれぞれに異なる重み付けを行なう。
【００３２】
すなわち、予め、多数の被験者に実打撃を伴なう打撃試技を複数回行なわせ、ここから得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度と、打撃技術の対象部位である人体の特定部分の質量条件に合わせて測定した実打撃の衝撃力に基づき、次式（１）に示すような２０個の変数項と１個の定数項目を有する重回帰方程式を導く。
【００３３】
この方程式の２０個の変数に、別途実打撃を伴なわない打撃動作の打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度を抽出して代入し、結果を得ることで衝撃力を推定することができる。
【００３４】
衝撃力＝a1・ｘ１＋a2・ｘ２＋…＋ a20・ｘ２０＋Ｃ      …式（１）
この方程式における２０個の変数項の係数及び定数は、空手、ボクシング、少林寺拳法等の種目によって異なり、それぞれの競技における技術特性の差異を、各時刻における加速度の衝撃力への貢献度の大きさの差異としてとらえる。したがって、この２０個の係数をそれぞれの競技における、各時刻の加速度の重み付けの係数とみなす。
【００３５】
すなわち、空手用の重回帰方程式に設定する重み付けの係数をa1〜a20 ・定数をＣ１、ボクシング用の重回帰方程式に設定する重み付けの係数をb1〜b20 ・定数をＣ２、少林寺拳法用の重回帰方程式に設定する重み付けの係数をc1〜c20 ・定数をＣ３、素人用の重回帰方程式に設定する重み付けの係数をd1〜d20 ・定数をＣ４とし、空手の打撃に伴なう衝撃力は次式（２）、ボクシングの打撃に伴なう衝撃力は次式（３）、少林寺拳法の打撃に伴なう衝撃力は次式（４）、素人の打撃に伴なう衝撃力は次式（５）により求める。
【００３６】
衝撃力（空手）＝a1・ｘ１＋a2・ｘ２＋…＋ a20・ｘ２０＋Ｃ１      …式（２）
衝撃力（ボクシング）＝b1・ｘ１＋b2・ｘ２＋…＋ b20・ｘ２０＋Ｃ２      …式（３）
衝撃力（少林寺拳法）＝c1・ｘ１＋c2・ｘ２＋…＋ c20・ｘ２０＋Ｃ３      …式（４）
衝撃力（素人）＝d1・ｘ１＋d2・ｘ２＋…＋ d20・ｘ２０＋Ｃ４      …式（５）
被測定者による打撃種が、空手，ボクシング，少林寺拳法，素人の何れに属するかは、次の手順で判別する。
【００３７】
各打撃種毎に、予め、多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度それぞれの平均値（数１参照）を求めると共に、各打撃種毎に、多数の被験者の試技による２０点の検出加速度を独立した２０点の変量とみなして共分散を求め、２０行２０列の共分散行列を作り、さらにその逆行列を作る。
【００３８】
【数１】
0003949226.tif 000002
【００３９】
被測定者の打撃に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０が得られた場合には、当該２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０のそれぞれについて、まず、前記予め求められた空手の試技による２０点の平均加速度（数１参照）それぞれとの差を求め、数２に示すように、１行２０列の行列とすると共に、数３に示すように、２０行１列の行列とする。
【００４０】
【数２】
0003949226.tif 000003
【００４１】
【数３】
0003949226.tif 000004
【００４２】
そして、前記数２及び数３で示した、被測定者による検出加速度と空手試技による平均加速度との差に応じた各行列、及び前記予め得られた空手試技による共分散行列の逆行列に基づき、数４に示すような計算式により、マハラビノスの汎距離Ｄを求める。
【００４３】
【数４】
0003949226.tif 000005
【００４４】
このマハラビノスの汎距離Ｄを、前記空手，ボクシング，少林寺拳法，素人の各打撃種毎に求め、被測定者の打撃に伴なう検出加速度ｘ１〜ｘ２０は、該汎距離Ｄが最も小さな値となる打撃種に属すると判別する。
【００４５】
すなわち、空手，ボクシング，少林寺拳法，素人の各打撃種毎の試技に応じた加速度の時間的変化には、それぞれ特有の標準パターンがあり、被測定者の打撃に伴なう検出加速度の時間的変化が、４つの標準パターンの何れに最も近似しているかを判別する。
【００４６】
そして、判別された打撃種に対応して予め設定された各検出加速度の重み付け係数及び定数に従った重回帰方程式（式２〜式５参照）により、被測定者の打撃に伴なう衝撃力が求まる。
【００４７】
図４は前記腕時計装置における電子回路の構成を示すブロック図である。
この腕時計装置の電子回路には、ＣＰＵ１３が備えられる。
このＣＰＵ１３は、加速度センサ１２からＡ／Ｄ変換回路１４を介して入力される加速度データや、キー部１５から入力されるキー操作信号、あるいは発振回路１６から分周回路１７及び時刻・日付計数回路１８を介して入力される時刻・日付計数データのそれぞれに応じて、ＲＯＭ１９に予め記憶されているシステムプログラムあるいは図示しない外部データ読み込み部により外部の記憶媒体から読み込まれたプログラムを起動させ、回路各部の動作制御を実行するもので、このＣＰＵ１３には、前記Ａ／Ｄ変換回路１４、キー部１５、時刻・日付計数回路１８、ＲＯＭ１９、外部データ読み込み部の他に、さらに、ＲＡＭ２０、報音部２１、表示部２２が接続される。
【００４８】
前記Ａ／Ｄ変換回路１４は、加速度センサ１２から出力される検出加速度に応じた電圧信号をデジタルデータに変換してＣＰＵ１３に送出するもので、この場合、Ａ／Ｄ変換回路１４では、加速度センサ１２により検出される−１５Ｇ〜＋１５Ｇの加速度に対応する電圧信号が、−５１２〜＋５１２のデジタルデータに変換されてＣＰＵ１３に送出される。
【００４９】
前記キー部１５には、本腕時計装置の基本時計モードと衝撃力測定モードとの切り換えを行なうためのモード切り換えキーが備えられると共に、各動作モードにおいて、各種の機能を実行させる際に操作される複数のキーが備えられる。
【００５０】
すなわち、基本時計モードでは、例えば時刻・日付計数回路１８から入力される時刻・日付計数データに応じた現在の日付・時刻データが表示部２２に表示され、また、衝撃力測定モードでは、例えばユーザの打撃動作に伴ない加速度センサ１２により検出された加速度データ基づき衝撃力が測定表示される。
【００５１】
前記ＲＯＭ１９には、この電子回路の全体の制御を司るシステムプログラムが予め記憶されると共に、前記基本時計モード，衝撃力測定モードの各動作モードに応じた制御を司るサブプログラム、及び予め設定されたテーブルデータ等が記憶される。
【００５２】
図５は前記腕時計装置のＲＯＭ１９における演算データ記憶部に予め記憶されるデータ内容を示す図である。
このＲＯＭ１９内の演算データ記憶部には、空手用データ記憶部１９ａ，ボクシング用データ記憶部１９ｂ，少林寺拳法用データ記憶部１９ｃ、素人用データ記憶部１９ｄが備えられ、空手用データ記憶部１９ａには、空手における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度と、打撃技術の対象部位である人体の特定部分の質量条件にあわせて測定した実打撃の衝撃力とに基づき予め求められた、該２０点の検出加速度それぞれに対する重み付けの係数a1〜a20 及び定数Ｃ１が記憶されると共に、同空手における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度それぞれの平均値（数１参照）、及び対応する２０行２０列の共分散行列の逆行列が予め記憶される。
【００５３】
また、ボクシング用データ記憶部１９ｂには、ボクシングにおける多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度と、打撃技術の対象部位である人体の特定部分の質量条件にあわせて測定した実打撃の衝撃力とに基づき予め求められた、該２０点の検出加速度それぞれに対する重み付けの係数b1〜b20 及び定数Ｃ２が記憶されると共に、同ボクシングにおける多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度それぞれの平均値、及び対応する２０行２０列の共分散行列の逆行列が予め記憶される。
【００５４】
また、少林寺拳法用データ記憶部１９ｃには、少林寺拳法における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度と、打撃技術の対象部位である人体の特定部分の質量条件にあわせて測定した実打撃の衝撃力とに基づき予め求められた、該２０点の検出加速度それぞれに対する重み付けの係数c1〜c20 及び定数Ｃ３が記憶されると共に、同少林寺拳法における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度それぞれの平均値、及び対応する２０行２０列の共分散行列の逆行列が予め記憶される。
【００５５】
また、素人用データ記憶部１９ｄには、素人における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度と、打撃技術の対象部位である人体の特定部分の質量条件にあわせて測定した実打撃の衝撃力とに基づき予め求められた、該２０点の検出加速度それぞれに対する重み付けの係数d1〜d20 及び定数Ｃ４が記憶されると共に、同素人における多数の被験者の試技により得られた打突点Ｈ前０．０１秒間隔の２０点の検出加速度それぞれの平均値、及び対応する２０行２０列の共分散行列の逆行列が予め記憶される。
【００５６】
図６は前記腕時計装置のＲＡＭ２０における衝撃力測定モード用データレジスタの構成を示す図である。
このＲＡＭ２０内の衝撃力測定モード用データレジスタには、検出データ記憶部２０ａ、加速度記憶部２０ｂ、マハラノビスの汎距離記憶部２０ｃ、衝撃力記憶部２０ｄが備えられ、検出データ記憶部２０ａには、衝撃力の測定に際し、０．０１秒間間隔で２秒間に渡り加速度センサ１２からＡ／Ｄ変換回路１４を介して抽出された２００個の加速度デジタルデータＡ１〜Ａ２００が記憶される。
【００５７】
また、加速度記憶部２０ｂには、前記検出データ記憶部２０ａに記憶された２００個の加速度デジタルデータＡ１〜Ａ２００のうちで、絶対値が最大な加速度検出以前で最後に該加速度デジタルデータの極性が反転する（右利きの場合“＋”から“−”に転じる）打突点Ｈ（図３参照）前の２０点の加速度デジタルデータについて、その絶対値が加速度データｘ１〜ｘ２０（ｍ／ｓ2 ）に変換されて記憶される。
【００５８】
また、マハラノビスの汎距離記憶部２０ｃには、前記加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、前記ＲＯＭ１９内の空手用データ記憶部１９ａ〜素人用データ記憶部１９ｄにそれぞれ記憶されている各打撃種毎の試技による２０点の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、前記数１〜数４に従って計算された各打撃種（空手，ボクシング，少林寺拳法，素人）毎のマハラノビスの汎距離Ｄ１〜Ｄ４が記憶される。
【００５９】
また、衝撃力記憶部２０ｄには、前記マハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶された各打撃種毎のマハラノビスの汎距離Ｄ１〜Ｄ４が最小値である打撃種を判別し、前記加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０を、前記ＲＯＭ１９内の空手用データ記憶部１９ａ〜素人用データ記憶部１９ｄの何れかに記憶されている判別打撃種の重み付け係数及び定数による重回帰方程式（式２〜式５参照）に代入して計算した衝撃力が測定データとして記憶される。
【００６０】
次に、前記構成による腕時計装置の衝撃力測定動作について説明する。
図７は前記腕時計装置の衝撃力測定モードにおける測定モード処理を示すフローチャートである。
【００６１】
図８は前記腕時計装置の衝撃力測定モードにおける測定モード処理に伴なう打撃種（グループ）判別処理を示すフローチャートである。
キー部１５に備えられたモード切り換えキーの操作により、ＣＰＵ１３の動作が衝撃力測定モードに設定されると、図７における衝撃力測定処理が起動される。
【００６２】
被測定者が、自身の打撃の衝撃力を測定する際に、まず、キー部１５において機能する測定キーを操作すると、報音部２１によりアラーム音が発生され、測定動作の開始がユーザに知らされると共に、加速度センサ１２から出力される、被測定者の打撃動作に伴なう加速度に応じた電圧信号のサンプリングが開始される（ステップＳ１）。
【００６３】
すなわち、前記アラーム音の発生に応じて、被測定者が、時計本体１１を装着した利き腕を打撃の動作に伴ない前方へ突き出すと、加速度センサ１２からＡ／Ｄ変換回路１４を介して出力される加速度デジタルデータが０．０１秒間隔で２秒間に渡り順次サンプリングされ、ＲＡＭ２０内の検出データ記憶部２０ａに２００個の加速度デジタルデータＡ１〜Ａ２００として記憶される（ステップＳ２，Ｓ３→Ｓ３ａ→Ｓ２）。
【００６４】
そして、前記被測定者の打撃動作に伴ない、２秒間に渡り２００個の加速度デジタルデータＡ１〜Ａ２００がＲＡＭ２０内の検出データ記憶部２０ａに記憶されると、当該記憶された加速度デジタルデータＡ１〜Ａ２００において、そのデータ値の絶対値が最大の時点が特定された後、絶対値が最大の時点より前で最後に加速度データ値が反転する（右利きで腕時計を右腕に装着した場合にはデータ値が“＋”値から“−”値に変化する）打突点Ｈ（図３参照）が検出され、この打突点Ｈの直前の２０点P1〜P20 のデータが抽出される（ステップＳ３→Ｓ４，Ｓ５）。
【００６５】
すると、前記ステップＳ５において抽出された打突点Ｈ直前の２０点P1〜P20 の加速度デジタルデータの絶対値が加速度データｘ１〜ｘ２０（ｍ／ｓ2 ）に変換され、ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶される（ステップＳ６）。
【００６６】
ここで、被測定者による打撃種が空手，ボクシング，少林寺拳法，素人の何れであるかを判別するために、図８における打撃種（グループ）判別処理が起動される（ステップＳＡ）。
【００６７】
まず、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の空手用データ記憶部１９ａに予め記憶されている空手の試技により得られた２０点の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、前記数１〜数４に従って、空手におけるマハラノビスの汎距離Ｄ１が計算され、ＲＡＭ２０内のマハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶される（ステップＡ１）。
【００６８】
また、同様にして、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内のボクシング用データ記憶部１９ｂに予め記憶されているボクシングの試技により得られた２０点の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、前記数１〜数４に従って、ボクシングにおけるマハラノビスの汎距離Ｄ２が計算され、ＲＡＭ２０内のマハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶される（ステップＡ２）。
【００６９】
また、同様にして、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の少林寺拳法用データ記憶部１９ｃに予め記憶されている少林寺拳法の試技により得られた２０点の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、前記数１〜数４に従って、少林寺拳法におけるマハラノビスの汎距離Ｄ３が計算され、ＲＡＭ２０内のマハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶される（ステップＡ３）。
【００７０】
さらに、同様にして、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の素人用データ記憶部１９ｄに予め記憶されている素人の試技により得られた２０点の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、前記数１〜数４に従って、素人におけるマハラノビスの汎距離Ｄ４が計算され、ＲＡＭ２０内のマハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶される（ステップＡ４）。
【００７１】
そして、前記ＲＡＭ２０内のマハラノビスの汎距離記憶部２０ｃに記憶された４つの打撃種（空手，ボクシング，少林寺拳法，素人）それぞれにおけるマハラノビスの汎距離Ｄ１〜Ｄ４のうちで、最も小さい汎距離Ｄである打撃種が被測定者の打撃種として判別される（ステップＡ５）。
【００７２】
すると、前記打撃種判別処理（図８参照）により判別された打撃種に対応して、ＲＯＭ１９内の空手用データ記憶部１９ａ〜素人用データ記憶部１９ｄのそれぞれに予め設定記憶された、各打撃種毎の検出加速度に対する重み付け係数及び定数に従った重回帰方程式（式２〜式５参照）により、被測定者の打撃に伴なう衝撃力（Ｋｇ・Ｗ）が計算され、ＲＡＭ２０内の衝撃力記憶部２０ｄに記憶されると共に、表示部２２に表示される（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００７３】
すなわち、前記打撃種判別処理（図８参照）により、例えばマハラノビスの汎距離Ｄ１が最小であることで、被測定者の打撃種が「空手」と判別された場合には、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前の２０点の検出加速度データｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の空手用データ記憶部１９ａに予め記憶された該検出加速度データｘ１〜ｘ２０に対する重み付け係数a1〜a20 及び定数Ｃ１に基づき、空手用の重回帰方程式（式２参照）に従って衝撃力（Ｋｇ・Ｗ）が計算され、ＲＡＭ２０内の衝撃力記憶部２０ｄに記憶されると共に、表示部２２に表示される（ステップＳＡ〜Ｓ８）。
【００７４】
また、同様にして、前記打撃種判別処理（図８参照）により、例えばマハラノビスの汎距離Ｄ２が最小であることで、被測定者の打撃種が「ボクシング」と判別された場合には、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前の２０点の検出加速度データｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内のボクシング用データ記憶部１９ｂに予め記憶された該検出加速度データｘ１〜ｘ２０に対する重み付け係数b1〜b20 及び定数Ｃ２に基づき、ボクシング用の重回帰方程式（式３参照）に従って衝撃力（Ｋｇ・Ｗ）が計算され、ＲＡＭ２０内の衝撃力記憶部２０ｄに記憶されると共に、表示部２２に表示される（ステップＳＡ〜Ｓ８）。
【００７５】
また、同様にして、前記打撃種判別処理（図８参照）により、例えばマハラノビスの汎距離Ｄ３が最小であることで、被測定者の打撃種が「少林寺拳法」と判別された場合には、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃に伴なう打突点Ｈ前の２０点の検出加速度データｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の少林寺拳法用データ記憶部１９ｃに予め記憶された該検出加速度データｘ１〜ｘ２０に対する重み付け係数c1〜c20 及び定数Ｃ３に基づき、少林寺拳法用の重回帰方程式（式４参照）に従って衝撃力（Ｋｇ・Ｗ）が計算され、ＲＡＭ２０内の衝撃力記憶部２０ｄに記憶されると共に、表示部２２に表示される（ステップＳＡ〜Ｓ８）。
【００７６】
さらに、同様にして、前記打撃種判別処理（図８参照）により、例えばマハラノビスの汎距離Ｄ４が最小であることで、被測定者の打撃種が「素人」と判別された場合には、前記ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された被測定者の打撃動作に伴なう打突点Ｈ前の２０点の検出加速度データｘ１〜ｘ２０と、ＲＯＭ１９内の素人用データ記憶部１９ｄに予め記憶された該検出加速度データｘ１〜ｘ２０に対する重み付け係数d1〜d20 及び定数Ｃ４に基づき、素人用の重回帰方程式（式５参照）に従って衝撃力（Ｋｇ・Ｗ）が計算され、ＲＡＭ２０内の衝撃力記憶部２０ｄに記憶されると共に、表示部２２に表示される（ステップＳＡ〜Ｓ８）。
【００７７】
したがって、前記構成の腕時計装置によれば、時計本体１１を装着した利き腕により打撃の動作を行なうと、該時計本体１１に取り付けられた加速度センサ１２により０．０１秒毎に加速度が検出されると共に、該検出加速度が“＋”値から“−”値に反転する打突点Ｈ以前の２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０が抽出され、ＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶される。そして、この打突点Ｈ前２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０に、予め試技による検出加速度と実測の衝撃力に基づきＲＯＭ１９に設定記憶された重み付け係数が掛け合わされると共に重み付け定数が加えられる重回帰方程式の計算が行なわれ、衝撃力が求められるので、固定された物体を実際に打撃する必要はなく、衝撃力に影響の大きい打突点Ｈ直前の２０点の検出加速度に基づき、より妥当性の高い衝撃力の推定を行なうことができる。
【００７８】
また、前記構成の腕時計装置によれば、加速度センサ１２によりＲＡＭ２０内の加速度記憶部２０ｂに記憶された２０点の検出加速度ｘ１〜ｘ２０と、予め４つの打撃種（空手，ボクシング，少林寺拳法，素人）それぞれの試技により得られたＲＯＭ１９に記憶される各打撃種毎の平均加速度及び共分散行列の逆行列に基づき、各打撃種に対応するマハラノビスの汎距離Ｄ１〜Ｄ４が計算され、最小の汎距離Ｄが打撃種として判別されると共に、打撃種毎の試技による検出加速度と実測の衝撃力に基づきＲＯＭ１９に設定記憶された各打撃種専用の重回帰方程式の重み付け係数が掛け合わされると共に重み付け定数が加えられ、衝撃力が求められるので、打撃の種類を判別してより正確な衝撃力を求めることができる。
【００７９】
なお、前記実施形態では、被測定者による打撃の種類を、各打撃種毎のマハラノビスの汎距離Ｄ１〜Ｄ４によって判別し、各打撃種専用の重回帰方程式によって衝撃力を求めるよう構成したが、被測定者が行なう打撃種を、キーあるいはスイッチ操作により指定し、各打撃種専用の重回帰方程式を選択的に利用する構成としてもよい。
【００８０】
また、前記実施形態では、時計本体１１を利き腕の手首に巻き付けて、拳の突き出しによる打撃の衝撃力を測定する場合に着いて説明したが、時計本体１１を足首に巻き付けて、足の蹴り出しによる打撃の衝撃力を測定してもよい。
【００８１】
なお、前記実施形態において記載した手法、すなわち図７，図８のフローチャートに示す衝撃力測定処理等の各手法は、コンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録媒体に格納して配布することができる。そして、コンピュータは、この外部記録媒体に記録されたプログラムを記録媒体読み取り部によって読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記実施形態において説明した衝撃力の測定機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係わる衝撃力推定装置によれば、人体の打撃動作に伴ない、該人体に取り付けられた加速度検出手段により一定時間毎に検出された加速度から絶対最大加速度検出以前で最後に加速度の極性が反転する時点が判断されると共に、この加速度反転時点以前の複数のタイミングの加速度が抽出され、この抽出された複数の加速度に基づき衝撃力が算出されるようになる。よって、本発明によれば、物体を打撃する必要なく、より妥当性の高い衝撃力の推定を行なうことが可能になる。
【００８４】
また、本発明の請求項２に係わる衝撃力推定装置によれば、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、検出加速度に対する予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式に従い、該係数が掛け合わされて加算され、さらに該定数が加えられて衝撃力が算出されるようになる。
【００８５】
また、本発明の請求項３に係わる衝撃力推定装置によれば、前記抽出手段により抽出された複数の加速度から、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかが判別され、この判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、前記判別打撃種に応じた係数が掛け合わされて加算され、さらに前記定数が加えられて衝撃力が算出されるようになる。
【００８６】
また、本発明の請求項４に係わる衝撃力推定装置によれば、人体の腕による打撃動作に伴ない加速度検出手段により検出された加速度に基づき、衝撃力が算出されるようになる。
【００８７】
また、本発明の請求項５に係わる衝撃力推定装置によれば、各打撃種毎のマハラノビスの汎距離により、前記打撃動作が複数の打撃種の何れに属するかが判別され、この判別された打撃種毎に異なる予め定められた重み付けの係数及び定数に基づく重回帰方程式により、前記抽出手段により抽出された複数の加速度のそれぞれに、判別打撃種に応じた係数が掛け合わされて加算され、さらに定数が加えられて衝撃力が算出されるようになる。
よって、本発明によれば、物体を打撃する必要なく、より妥当性の高い衝撃力の推定を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衝撃力推定装置の実施形態に係わる腕時計装置の外観構成を示す図であり、同図（Ａ）は腕時計装置の正面構成を示す図、同図（Ｂ）は腕時計装置に対する加速度センサの取り付け位置を示す図。
【図２】前記腕時計装置に取り付けられる加速度センサの構成を示す図であり、同図（Ａ）は加速度センサの構造図、同図（Ｂ）は加速度センサの原理図。
【図３】前記腕時計装置を装着した人体動作に伴なう加速度センサによる加速度検出状態を示す図。
【図４】前記腕時計装置における電子回路の構成を示すブロック図。
【図５】前記腕時計装置のＲＯＭにおける演算データ記憶部に予め記憶されるデータ内容を示す図。
【図６】前記腕時計装置のＲＡＭにおける衝撃力測定モード用データレジスタの構成を示す図。
【図７】前記腕時計装置の衝撃力測定モードにおける測定モード処理を示すフローチャート。
【図８】前記腕時計装置の衝撃力測定モードにおける測定モード処理に伴なう打撃種（グループ）判別処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１  …時計本体、
１１ａ…リストバンド、
１２  …加速度センサ、
１３  …ＣＰＵ、
１４  …Ａ／Ｄ変換回路、
１５  …キー部、
１６  …発振回路、
１７  …分周回路、
１８  …時刻・日付計数回路、
１９  …ＲＯＭ、
１９ａ…空手用データ記憶部、
１９ｂ…ボクシング用データ記憶部、
１９ｃ…少林寺拳法用データ記憶部、
１９ｄ…素人用データ記憶部、
２０  …ＲＡＭ、
２０ａ…検出データ記憶部、
２０ｂ…加速度記憶部、
２０ｃ…マハラノビスの汎距離記憶部、
２０ｄ…衝撃力記憶部、
２１  …報音部、
２２  …表示部。
【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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