(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の体動を検出する体動検出部を有する体動検出装置と、使用者に所定の運動を行わせる運動装置と、サーバ装置と、表示装置とを備え、前記運動装置と前記サーバ装置と前記表示装置とはネットワークを介して接続され、
前記運動装置は、使用者に対して運動負荷を与える可動部と、前記可動部に設けられて前記体動検出装置を着脱自在に保持する保持台と、前記保持台に保持された前記体動検出装置に対して電力を給電する給電部と、前記保持台に保持された前記体動検出装置との間でデータを授受する第１の通信部と、前記ネットワークを介して前記サーバ装置との間でデータ通信を行うネットワーク通信機能部とを備え、
前記体動検出装置は、内部回路に電源を供給するための二次電池と、前記給電部から電力供給を受けて前記二次電池を充電する充電回路部と、前記保持台に保持された状態で前記第１の通信部との間でデータを授受する第２の通信部とを備え、
前記体動検出装置が前記保持台に保持された状態で前記可動部が動作すると、前記体動検出装置は前記可動部の動きを検出し、前記体動検出装置によって検出された前記可動部の動きを示す測定データは、前記運動装置及び前記ネットワークを介して前記サーバ装置に送信され、前記サーバ装置は、前記測定データをもとに前記可動部の移動軌跡を求め、前記移動軌跡を示す画像データを作成して、前記画像データを前記表示装置に送信し、前記表示装置に前記可動部の前記移動軌跡を表示させることを特徴とする運動支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動支援システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定者が行う体動を検出して、被測定者が行った活動量を知ることができるものとして、例えば特許文献１に開示されているような体動検出装置が提供されている。この特許文献１に開示されている体動検出装置は、加速度センサにより得られる信号に基づいて生体の活動量を演算し、該生体の活動量を表示部で表示するものである。
【０００３】
そして、上述のような体動検出装置を利用し、体動検出装置の測定結果に基づいて、被測定者の健康状態を把握し、活動パターンについてのアドバイスを提供する運動支援システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−７３８７９号公報（段落００１５〜００１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の体動検出装置は、被測定者が携帯して使用するものであるから、内蔵の二次電池により動作電源を得るようになっている。そのため、使用中に電池の残容量が低下して、測定不能になる場合があり、被測定者の行った活動量を確実に測定することができなかった。また電池寿命を延ばすために、二次電池の電池容量を大きくすると、体動検出装置全体が大型化して、携帯性が悪化するという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、他動運動機器を使用する際に体動検出装置の充電を行えるようにした運動支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、使用者の体動を検出する体動検出部を有する体動検出装置と、使用者に所定の運動を行わせる運動装置と、サーバ装置と、表示装置とを備え、前記運動装置と前記サーバ装置と前記表示装置とはネットワークを介して接続されている。前記運動装置は、使用者に対して運動負荷を与える可動部と、前記可動部に設けられて前記体動検出装置を着脱自在に保持する保持台と、前記保持台に保持された前記体動検出装置に対して電力を給電する給電部と、前記保持台に保持された前記体動検出装置との間でデータを授受する第１の通信部と、前記ネットワークを介して前記サーバ装置との間でデータ通信を行うネットワーク通信機能部とを備える。前記体動検出装置は、内部回路に電源を供給するための二次電池と、前記給電部から電力供給を受けて前記二次電池を充電する充電回路部と、前記保持台に保持された状態で前記第１の通信部との間でデータを授受する第２の通信部とを備える。前記体動検出装置が前記保持台に保持された状態で前記可動部が動作すると、前記体動検出装置は前記可動部の動きを検出し、前記体動検出装置によって検出された前記可動部の動きを示す測定データは、前記運動装置及び前記ネットワークを介して前記サーバ装置に送信され、前記サーバ装置は、前記測定データをもとに前記可動部の移動軌跡を求め、前記移動軌跡を示す画像データを作成して、前記画像データを前記表示装置に送信し、前記表示装置に前記可動部の前記移動軌跡を表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、使用者が他動運動機器を使用する際に、体動検出装置を他動運動機器の保持台に保持させると、体動検出装置の充電回路部は、他動運動機器の給電部から電源供給を受けて二次電池を充電するので、他動運動機器の使用中に体動検出装置の充電を行うことができる。したがって、体動検出装置の充電間隔が短くなるから、体動検出装置の備える二次電池を小型化することができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１０】
また、体動検出装置は、他動運動機器に保持されて充電を行う間に、サーバとの間でデータの授受を行うことができるので、体動検出装置の二次電池の消耗を低減して、二次電池の寿命を延ばすことができるという効果がある。
【００１１】
また、充電中に可動部の動作を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図２は本発明に係る運動支援システムの概略構成を示し、個人の住宅Ａにおいてイーサネット（登録商標）によりＬＡＮ２０１が構築され、当該ＬＡＮ２０１が住宅盤３内に収納された情報ブレーカと呼ばれるセキュリティ機器３ａを介してＷＡＮを構成するインターネット２０２に接続されている。ここで、セキュリティ機器３ａは、宅内の機器に対する不正アクセスと思われるパケットを自動破棄する機能などを備えている。
【００１４】
一方、利用者との間で利用者が測定した活動量のデータをもとに健康管理のサービスを提供する事業者Ｂには、個々の利用者が行った活動量のデータを収集し、これら利用者に対して健康管理サービスを提供するセンターサーバ１００（サーバ装置）が設置されている。ここにおいて、事業者Ｂ側のセンターサーバ１００と、インターネット２０２と、事業者Ｂとの間でサービスの利用契約を結んだ利用者の住宅Ａ内のＬＡＮ２０１と、住宅Ａ内に設置された他動運動機器１（運動装置）などで本システムが構成される。
【００１５】
他動運動機器１は使用者に対して他動的な運動を行わせるものであり、本実施形態では、例えば、使用者が跨いで着座する鞍状の座席部１２を揺動運動させることによって、乗馬運動を模した運動負荷を与える乗馬型の運動機器を用いている。図１は他動運動機器１の概略的なブロック図を示し、マイクロコンピュータよりなる制御部１１と、鞍状の座席部１２を揺動運動させる駆動部１３と、外部との間で例えば赤外線通信やブルートゥースなどの通信方式により近距離の無線通信を行う通信部１４（第１の通信部）と、電源のオン／オフ操作や、運動メニューの選択操作や、座席部１２を揺動させる速さや運動時間などの選択操作を行うための操作部１５と、座席部１２を様々なパターンで揺動させるための動作プログラムを記憶した記憶部１６と、一次側コイルＬ１に高周波電力を供給することによって後述の活動量計２に非接触給電を行う給電部１７と、ＬＡＮ２０１およびインターネット２０２を介してセンターサーバ１００との間でデータ通信を行うネットワーク通信機能部１９とを備えている。
【００１６】
また図３は他動運動機器１の外観図であり、脚部１０ａの上側に内蔵するモータ（図示せず）によって揺動動作させられる可動部１０ｂが設けられており、この可動部１０ｂの上面の後側には座席部１２が配置されている。また可動部１０ｂの上面の前側には、操作部１５が配設されるとともに、さらにその前側に活動量計２の器体２０が下半分を差し込んだ状態で保持される保持台１８を設けてある。そして、保持台１８に活動量計２の器体２０を差し込んだ状態で、活動量計２の後述する二次側コイルＬ２と近接配置される位置に一次側コイルＬ１が配設されている。なお図３中の１０ｃは座席部１２に乗った使用者が把持するための手綱部、１０ｄは使用者が足を置くための足置き（鐙）である。
【００１７】
住宅盤３は、主幹開閉器および分岐開閉器を内蔵して、宅内の分岐回路に電力を供給するとともに、宅内のＬＡＮ２０１に接続されるセキュリティ機器３ａが図示しないルータを介してインターネット２０２に接続されている。
【００１８】
ネットアダプタ４は、ＬＡＮケーブル２０３を介してセキュリティ機器３ａに接続されるとともに、小電力無線を利用してワイヤレス中継器５との間で無線電波によって通信を行うものである。またワイヤレス中継器５は、ネットアダプタ４との間で無線電波を用いた通信を行うとともに、後述する活動量計２との間で例えば赤外線通信やブルートゥースなどの通信方式により近距離の無線通信を行うものである。すなわち、ワイヤレス中継器５の通信可能エリア内に存在する他動運動機器１や活動量計２から、送信元および送信先のＩＤを含む赤外線信号が送信され、この赤外線信号をワイヤレス中継器５が受信すると、ワイヤレス中継器５は受信した赤外線信号の通信プロトコルを変換して無線電波により送信する。そして、ネットアダプタ４が、ワイヤレス中継器５から送信された無線電波を受信すると、無線電波により送信された信号のプロトコル変換を行い、送信先のＩＤが示すネットワーク機器（表示装置６やセンターサーバ１００など）へ信号を送信する。
【００１９】
表示装置６はネットワーク接続機能を備えたテレビジョン装置からなり、インターネット２０２およびＬＡＮ２０１を介して事業者Ｂ側の映像配信サーバ（図示せず）からインターネット２０２およびＬＡＮ２０１を介して配信された映像を画面６ｂ上に表示するとともに、音声を内蔵スピーカ（図示せず）から出力する。また表示装置６は、リモコン装置６ａから送信される赤外線のような光信号からなるワイヤレス信号を受信するワイヤレス受信部（図示せず）を備え、操作に応じてリモコン装置６ａから送信されたワイヤレス信号をワイヤレス受信部が受信し、当該ワイヤレス信号に応じて表示するチャンネルや音量の切り替えを行ったり、ネットワークを介して映像配信サーバにアクセスし、映像配信サーバに蓄積された映像を送信させることができる。なお、表示装置６は、他動運動機器１に座った使用者から目視可能な位置に設置されているものとする。
【００２０】
一方、活動量計２（体動検出装置）は、扁平な器体２０に図１に示す回路構成要素を内蔵したもので、器体２０を測定対象者のベルト等に装着して使用される。ここで、器体２０に内蔵される回路構成要素としては、例えばマイクロコンピュータからなる演算処理部２１と、例えば３軸の加速度センサ２２（体動検出部）と、時刻データを演算処理部２１に与える計時部２３と、入力操作部２４と、ＲＯＭおよびＲＡＭからなり演算処理部２１の演算結果や検出データや個人の属性データなどを記憶するための記憶部２５と、例えば液晶表示器からなる表示部２６と、ワイヤレス中継器５や他動運動機器１との間で例えば赤外線通信やブルートゥースなどの通信方式により近距離の無線通信を行う通信部２７（第２の通信部）と、二次側コイルＬ２に発生する高周波電力の供給を受けて二次電池ＢＴを充電する充電回路部２８と、二次電池ＢＴを電源として各回路要素の動作に必要な所定の電圧を得る定電圧回路２９とを備えている。なお図１中のＤ１は逆流防止用のダイオードである。
【００２１】
入力操作部２４は、当該活動量計２の動作モードを活動量測定モード、体動軌跡測定モード、データ設定モード、データ送信モード等に切り替えるモード切替操作や、表示部２６に表示される表示画面でのカーソル操作や確認操作、或いは、データ設定モードにおいて活動量の算出に用いる個人の属性データ（例えば年齢、性別、身長、体重、目的、健康状態（既往症歴）、地域など）を入力するデータ入力操作に用いられる。
【００２２】
活動量計２の演算処理部２１は、活動量計２に予め組み込まれたプログラムに基づいて、例えば使用者が行った運動の活動量を算出するためのデータ処理を行うものであり、入力操作部２４を用いてデータ設定モードに切り替えられると、表示部２６の表示を制御してデータ入力画面を表示させ、当該データ入力画面において、上記属性データの入力を使用者に促すためのガイダンスなどを表示させ、入力操作部２４を用いて属性データが入力されると、入力データを記憶部２５に書き込み、以後の演算処理では記憶部２５から読み込んだ属性データを運動強度などの活動量の演算に使用するようになっている。
【００２３】
また演算処理部２１の動作モードが、入力操作部２４を用いて運動強度測定モードに切り替えられると、演算処理部２１は、加速度センサ２２から検出データを取り込む取込周期を活動量の測定に必要な周期（例えば１６〜３２Ｈｚ）に設定し、当該取込周期が経過する毎に加速度センサ２２から取り込んだ加速度の検出データに基づいて、運動強度（ＭＥＴｓ）の算出処理や歩数を求める処理などを行うとともに、活動量（運動強度や歩数など）の算出結果を記憶部２５に書き込む処理を行い、且つ、算出結果を表示部２６にリアルタイムで表示するようになっている。尚、ＭＥＴｓとはアメリカスポーツ医学界などで用いられる運動量の大きさを表す単位であり、身体活動の“強さ”を安静時の何倍に相当するかで表す単位である。
【００２４】
ここにおいて、演算処理部２１は、所定の周期毎に取り込んだ加速度センサ２２の検出データをもとに、一定時間ｔｗ（秒）の加速度の変動平均（標準偏差値）を求める演算機能と、この変動平均から、運動強度Ｙを求める演算機能とを備えている。
【００２５】
運度強度を変化させた状態で呼気ガス計測装置により測定した酸素消費量と、加速度分散値との関係式が予め求められて演算処理部２１に組み込まれており、演算処理部２１ではこの関係式を用いて、加速度分散値から運動強度を求めている。この演算方法について図４（ａ）（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００２６】
図４（ａ）は加速度センサ２２による各軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の検出データを示し、演算処理部２１では、一定時間ｔｗが経過する毎に、一定時間ｔｗ内に取り込んだ加速度の検出データから、各軸の加速度変動分の合成値を算出する。ここで、加速度変動分の合成値の時間平均（標準偏差）をＳｗとすると、合成値Ｓｗは以下の式（１）から求めることができる。
【００２７】
【数１】
0005060257.tif 000002
【００２８】
なお、ａｘｋ、ａｙｋ、ａｚｋは、ある期間ｔｗ（秒）内でｋ番目にサンプリングした加速度サンプリング値を示し、ｂｘ、ｂｙ、ｂｚは一定時間ｔｗ（秒）における平均値を示している。
【００２９】
また、図４（ｂ）は加速度変動値の測定結果と運動強度（ＭＥＴｓ）の測定結果との関係を示す散布図であり、散布図上にプロットされた点を最小自乗近似して得た直線式は以下の式（２）で示される。
【００３０】
Ｚ＝ａ×Ｙ＋ｂ、相関関数Ｒ＝０．９２  …（２）
但し、Ｚは加速度変動値、Ｙは運動強度（ＭＥＴｓ）である。
【００３１】
したがって、演算処理部２１では、上述の式（１）を用いて加速度変動分の合成値Ｓｗを求めた後、上述の式（２）を変形した得た以下の式（３）を用いて、ある期間ｔｗの運動強度Ｙを求めている。
【００３２】
Ｙ＝α×Ｓｗ＋β  …（３）
ここで、α、βは、運度強度を変化させた状態で呼気ガス検出装置により測定した酸素消費量と、加速度分散値との間に得られた関係式における係数を示す。なお、加速度変動値を求める期間ｔｗとしては４秒から１５秒が適当な値であり、本実施形態ではｔｗ＝１２秒としてある。
【００３３】
また演算処理部２１の動作モードが、入力操作部２４を用いて体動軌跡測定モードに切り替えられるか、或いは、通信部２７が受信した外部からの切替信号に応じて体動軌跡測定モードに切り替えられると、演算処理部２１は、検出データの取込周期を体動軌跡の測定に必要な周期（例えば５００Ｈｚ）に設定し、所定の測定期間（例えば１分間）が経過するまでの間、上記取込周期が経過する毎に、加速度センサ２２から取り込んだ加速度の検出データを記憶部２５に蓄積し、測定期間が経過すると、体動軌跡測定モードを終了して元のモードに復帰する。
【００３４】
さらに演算処理部２１の動作モードが、入力操作部２４を用いてデータ表示モードに切り替えられると、演算処理部２１は、記憶部２５に記憶されているデータや演算処理結果に基づいて、個人の属性データや活動量の測定結果などを表示部２６に表示させる処理を行う。
【００３５】
また更に演算処理部２１の動作モードが、入力操作部２４を用いてデータ送信モードに切り替えられるか、或いは、通信部２７が受信した外部からの切替信号に応じてデータ送信モードに切り替えられると、演算処理部２１は、体動軌跡測定モード時に検出された測定期間分の検出データや運動強度測定モード時に算出された活動量の算出結果を記憶部２５から読み出し、読み出した検出データや活動量の算出結果を通信部２７からセンターサーバ１００宛に送信させる。この時、活動量計２の通信部２７から送信されたデータはワイヤレス中継器５に受信され、さらにワイヤレス中継器５から電波信号でネットアダプタ４に送信され、ネットアダプタ４からＬＡＮ２０１を経由してセキュリティ機器３ａに送信されるとともに、インターネット２０２を経由してセンターサーバ１００に送信されるようになっている。
【００３６】
一方、センターサーバ１００は例えばネットワークに接続する機能を備えたコンピュータからなり、演算処理部１０１と、ネットワーク（インターネット２０２およびＬＡＮ２０１）を介して他動運動機器１や活動量計２との間でデータ通信を行うための通信部１０２と、他動運動機器１で使用される複数の動作プログラムや活動量計２の測定データなどを記憶する記憶部１０３とを備える。
【００３７】
以上説明したように本システムでは、表示装置６が、ＬＡＮケーブル２０３を介してセキュリティ機器３ａに接続されており、インターネット２０２およびＬＡＮ２０１を介して事業者Ｂ側の映像配信サーバから配信された映像を画面上に表示したり、センターサーバ１００から送信された映像信号や音声信号を出力することができる。また他動運動機器１および活動量計２はそれぞれワイヤレス中継器５およびネットアダプタ４を介してＬＡＮ２０１に接続されており、ＬＡＮ２０１およびインターネット２０２を介してセンターサーバ１００に接続されるので、センターサーバ１００との間でデータの送受信が行えるようになっている。尚、他動運動機器１、活動量計２、表示装置６、ネットアダプタ４およびワイヤレス中継器５にはそれぞれ個別のローカルＩＰアドレスが割り当てられており、センターサーバ１００と各機器との間で相互に通信が行えるようになっている。
【００３８】
ここで、活動量計２を他動運動機器１の保持台１８に保持させて、活動量計２の充電およびデータの送受信を行う処理について以下に説明を行う。
【００３９】
事業者Ｂの提供するサービスを利用する利用者は活動量計２を常時携帯し、毎日所定時間に他動運動機器１を用いた他動運動を行うものとする。活動量計２を装着した利用者が、他動運動機器１の設置場所に移動し、活動量計２を外して保持台１８に保持させると、保持台１８に設けた装着検知スイッチ（図示せず）が活動量計２の器体２０に押されてオンになり、装着検知スイッチから制御部１１へ装着検知信号が送出される。他動運動機器１の制御部１１は、装着検知スイッチから装着検知信号が入力されると、給電部１７の動作を開始させ、給電部１７から活動量計２に非接触で電力供給を行う。このとき、活動量計２の充電回路部２８が、給電部１７から供給される電力により二次電池ＢＴを充電するので、活動量計２を他動運動機器１の保持台１８に保持させた状態で活動量計２の充電を行うことができる。
【００４０】
また活動量計２を保持台１８に保持させた状態では、他動運動機器１の通信部１４と活動量計２の通信部２７との間で無線通信を行うことができ、他動運動機器１の制御部１１は、装着検知スイッチから装着検知信号が入力されると、通信部１４からデータの送信要求を活動量計２へ送信する。通信部１４からの送信要求は通信部２７によって受信され、この送信要求が演算処理部２１に入力される。そして、活動量計２の演算処理部２１は、他動運動機器１からの送信要求を受信すると、記憶部２５に格納された測定データを読み出して、自己に割り当てられたＩＤ情報とともに通信部２７から送信させており、通信部２７から送信された測定データは通信部１４によって受信される。このとき、他動運動機器１の制御部１１は、通信部１４で受信した測定データを記憶部１６に一旦記憶させ、測定データの受信が完了すると記憶部１６から測定データを読み出すとともに、読み出した測定データをネットワーク通信機能部１９からＬＡＮ２０１およびインターネット２０２を介してセンターサーバ１００に送信させる。センターサーバ１００では、通信部１０２が活動量計２からの測定データを受信すると、演算処理部１０１が、通信部１０２で受信した測定データを記憶部１０３に記憶させており、記憶部１０３に蓄積した測定データを、被測定者の健康管理などのサービスに利用することができる。
【００４１】
上述のように本実施形態では、他動運動機器１に活動量計２を保持する保持台１８を設け、保持台１８に活動量計２を保持した状態で活動量計２の充電を行うことができる。したがって、使用者が他動運動機器１を定期的に使用する場合に、活動量計２を他動運動機器１の保持台１８に保持させると、活動量計２の充電回路部２８は、他動運動機器１の給電部１７から電源供給を受けて二次電池ＢＴを充電するので、他動運動機器１の使用中に活動量計２の充電を行うことができる。よって活動量計２の充電間隔が短くなるから、活動量計２の備える二次電池ＢＴを小型化することができ、装置全体の小型化を図ることができる。また活動量計２では充電中にデータの授受を行っているので、データの授受に必要な電力を他動運動機器１から得て、二次電池ＢＴの寿命をさらに延ばすことができる。
【００４２】
また、活動量計２を保持台１８に保持させた状態で、活動量計２から他動運動機器１へ測定データを送信するとともに、他動運動機器１からネットワークを介してセンターサーバ１００へ活動量計２の測定データが送信されるので、活動量計２の充電中に活動量計２とセンターサーバ１００との間でデータの授受を行えるから、センターサーバ１００へのデータ送信に必要な電力を他動運動機器１から得ることができ、二次電池ＢＴの寿命をさらに延ばすことができる。
【００４３】
また更に、本実施形態では活動量計２を保持する保持台１８を、他動運動機器１の可動部１０ｂに設けているので、保持台１８に活動量計２を保持させた状態で活動量計２を上述の体動軌跡測定モードで動作させれば、充電中に運動時の可動部１０ｂの動き（例えば８の字運動）を測定するとともに、測定データを上述と同様の通信手順で活動量計２からセンターサーバ１００に送信させることができる。この時、センターサーバ１００では、活動量計２から他動運動機器１を介して送信された測定データをもとに、運動時の可動部１０ｂの移動軌跡を求めることができ、この移動軌跡を示す画像データを作成し、ネットワーク（インターネット２０２およびＬＡＮ２０１）を介して、対応する表示装置６に送信することによって、表示装置６の画面６ｂに可動部１０ｂの移動軌跡を表示させることができ、使用者は表示装置６に表示された移動軌跡をもとに可動部１０ｂの動きを視覚的に確認することができる。
【００４４】
なお本実施形態では、他動運動機器１として、使用者に乗馬を模した運動を行わせる乗馬型の運動機器を例に説明したが、他動運動機器１を乗馬型のものに限定する趣旨のものではなく、使用者の体の所定部位に負荷をかけて他動的な運動を行わせる運動機器（例えば座ったままの姿勢で歩行運動を実現できる機器など）でも良いし、使用者に自動運動を行わせるための運動機器でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態の運動支援システムに用いる活動量計および他動運動装置の概略的なブロック図である。
【図２】同上の運動支援システムの概略構成図である。
【図３】同上に用いる他動運動機器の外観図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は運動強度の演算方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  他動運動機器（運動装置）
２  活動量計（体動検出装置）
１４  通信部（第１の通信部）
１７  給電部
１８  保持台
２２  加速度センサ
２７  通信部（第２の通信部）
２８  充電回路部
ＢＴ  二次電池
【図１】
0005060257.tif 000003
【図２】
0005060257.tif 000004
【図３】
0005060257.tif 000005
【図４】
0005060257.tif 000006