DEIM Forum 2019 H6-5

ランニング意識向上のためのゲーミフィケーションに基づく音響型 AR ランニング支援システムの検討
桐生拓海†

Panote Siriaraya††河合 由起子††

中島 伸介††† 京都産業大学コンピュータ理工学部 〒 603–8047 京都府京都市北区上賀茂本山†† 京都産業大学情報理工学部 〒 603–8047 京都府京都市北区上賀茂本山
E-mail: †{g1544485}@cc.kyoto-su.ac.jp, ††{k6180,kawai,nakajima}@cc.kyoto-su.ac.jp,
あらまし

近年の健康ブームの後押しもあり，ダイエットや体力維持を目的としたランニングに取り組む人々が増えており，ランニングを支援するシステムを開発することの意義は大きいと考えている．従来のランニング支援システ
ムでは距離やルートの推薦，個人に合わせた運動負荷のプラン生成，カロリー計算といったランニング自体を支援するランニング支援システムは存在するが，実際にランニング自体を楽しませるなど，ユーザの動機付けを行うといった目的のものは少ない．そこで我々は，ゲーミフィケーションを用いた音声情報により作り出した拡張現実空間内の仮想ランナーと競争や伴走ができるランニングシステムの開発を目的としている．本項では提案するシステムの概要とこのシステムの実現に必要な音響型 AR ランニング支援システムの具体的内容を述べる．
キーワード ランニング支援システム, ゲーミフィケーション, 音響型 AR, GPS

1. は じ め に
近年の健康ブームの後押しもあり、ダイエットや体力維持をそこで本研究では音響型 AR を用いることによって，実際に他のユーザと一緒にランニングをしているような感覚になるランニング支援システムの提案を行う．具体的にはユーザのラン目的としたランニングに取り組む人が増加している．2020 年のニング時の GPS 情報から仮想空間内で仮想ランナーを生成し，東京オリンピックが決定したこともあり，今後より一層スポー

その仮想ランナーの音声情報を聴きながらランニングを行う

ツに対する興味を持つ人が増え，ランニング人口も増加するという手法を提案している．先行研究で我々はゲーミフィケーことだろう．国の政策としても厚生労働省とスポーツ庁が「スションの３つの要素である「課題」，「交流」，「報酬」を考慮しマート・ライフ・プロジェクト」[1] というプロジェクトを立ちたランニング支援システムの提案を行なった．本研究では「交上げ，「健康寿命をのばそう!」をスローガンに、国民全体が人生流」の部分に焦点を当て，音響型 AR がユーザに与えるランニの最後まで元気に健康で楽しく毎日が送れることを目標とした

ング時の身体的負荷や精神的負荷の影響度の確認を行い，提案国民運動を行なっている．しかし，頭では運動が健康や体力向手法の有効性の確認を行う．

上に良いことが分かっていても，継続してランニングを行うこ

以下，２章では関連研究との比較を述べ，３章ではゲーミとは容易ではなく，ランニングを支援するシステムを開発する

フィケーションに基づく音響型 AR を用いたランニング支援シことの意義は大きいと考える．

ステムの方式について説明し，４章では音響型 AR ランニング

最近ではスマートフォンやスマートウォッチなどを使用できる支援システムの妥当性の確認実験，また作成したランニング支

Nike+Running [2] や STRAVA [3]，Zombies,Run! [4] といった援システムの精度確認実験について述べ，最後に５章でまとめランニング支援システムが一般的に普及している．これらのラと今後の課題を述べる．

ンニング支援システムには２種類の役割があると考え，一つは日々のワークアウトの管理やルートの推薦，ランニングのプラ

2. 関 連 研 究

ン作成などのユーザの身体情報の管理やランニングを便利にランニングを行う上で，ランニングを継続するための「動機してくれるものである．もう一つはゲーミフィケーション [5]づけ」が必要である．なぜなら，ランニングは一般的には辛い，を用いたものでり，健康や教育などの様々な分野で貢献していつまらない，苦手といった印象を抱くものであり，動機付けやる．[6] これは他のユーザとの記録の共有やランキングによる競継続が難しいものだからである．

争，ゲーム内によるバッジなどの報酬によってユーザのランニ実際にそういったランニングの問題点を解決するためのラングに対するモチベーションを上げるものが一般的である．しンニング支援システムは数多く存在する．NIKE+Running やかしこれらのランニング支援システムはユーザのモチベーショ

STRAVA などのランニング支援アプリケーションが有名である．

ンを向上させるために非常に役立つものだが，ランニングをまた，ランニングのためのゲーム的要素が強い Zombies,Run!

行う際一人でランニングを行う場合が多く，ランニングのモチや厚生労働省とスポーツ庁がリリースした FUN+WALK [7] とベーションの維持は難しく，既存のランニングでは不十分であいったものも存在する．

ると考える．

NIKE+Running では，消費カロリーや距離，速度，心拍数といった日々のワークアウトを管理や facebook を通じて記録のシェアができる．また，各ユーザの運動レベルや目標に応じてトレーニングプランの推薦を行うことが特徴である．しかし，ランニングに対して高い意識を持っているユーザには日々の身体管理や記録の管理が行いやすいが，ランニングに対して苦手意識が強い健康を目的としたユーザにとっては動機付けを行うには難しい．

STRAVA はアスリート向けのランニングに限らず，サイクリングや他の様々なスポーツのアクティビティを記録，分析を行う．このアプリケーションの特徴は全ユーザが走ったランニングコースを記録し，ユーザに対してルートの推薦を行なってくれることである．また，走ったルートの写真や記録を他のユーザとシェアでき，ユーザのモチベーションを高めることができ

図 1 音響型 AR を用いたランニング支援システムのイメージ図

るが，アスリート向けの要素が多く，健康を目的としたユーザにはモチベーション維持が難しい．

Fitbit [8] では歩数，距離，心拍数などの様々なデータを管理でき，「アドベンチャー」と呼ばれるゲーミフィケーションを用いた機能がある．この機能では，歩数目標を達成することによって世界の様々なランドマークやトレイルの景色を画像として見ることができる．また，ユーザ間で歩いた歩数を競い合うことでモチベーションを上げる．

Zombies,Run!では GPS や歩数計を利用して，音声情報として流れてくるソンビから逃げるランニング支援システムである．
ゲーム内では様々なミッションやアイテムがあり，それらをこなしたり，集めることがこのランニングシステムの特徴である．
ユーザはゲーム内の臨場感を味わいながら楽しみながらランニングを行えるためモチベーションを上げることが可能である．

FUN+WALK では歩数計を利用し，ユーザの歩数に応じてアプリケーション内のキャラクターが変身したり，実際に様々ルとなるユーザの記録，リアルタイムで繋がっているランナーの GPS 等の情報を元に生成することを考えている．

3. 2 取得する情報及び所得方法
3. 2. 1 GPSGPS は，ユーザのランニング時の速度と距離を算出するために用いる．本稿の研究では iphone7 の GPS 機能を使用し，GPS の取得する時間の間隔は 1 秒で行う．
3. 2. 2 距

GPS で取得した各緯度経度の座標の距離は Havesine 式を用いることで算出する．また，ランニングで行なったスタートからゴールまでの距離はそれらの総和とする．各座標同士の座標の算出方法は，以下の (1) の通りである．r は地球の半径（6371キロメートル）を表し、l1 と lo1 は GPS の取得した場所 n の緯度と経度を表し、l2 と lo2 は GPS の取得した場所 n+1 の緯度と経度を表しを表している．

な店舗で使用できる割引クーポンが手に入る．このアプリケー√

ションはユーザの収集欲を利用したゲーミフィケーションの一つである．

3. 音響型 AR を用いたランニング支援システム

離d = 2rsin(

3. 2. 3 速

l2 − l1 2lo2 − lo1 2) + cos(l1 )cos(l2 )sin() (1)22度

本稿で提案するランニング支援システムでは仮想ランナーと

3. 1 提案手法の概要

実際にユーザがランニングを行う際の速度の算出が必要になる．

本研究では，ゲーミフィケーションに基づく音響型 AR を用

本稿では実際にユーザがシステムを用いてランニングを行う際いたランニング支援システムを提案する．ランニングは健康の速度はリアルタイムで取得した側近同士の緯度経度の距離と促進や体力向上に効果があると言われている．しかし，辛い，かかった時間から速度の算出を行う．また，仮想ランナーの速面倒臭い，苦手といった意識がランニングのモチベーションを度はある区間の距離ととそれぞれの前後の２つの距離の平均と難しくしてしまう．そのため本来目的としているダイエットやその区間でかかった時間から算出する．ある区間での距離を n

体力向上を達成することができない．つまり，ユーザにとってとすると，算出方法は以下の式 (2) の通りである．

効果的であり，精神的に楽しみながらランニングに取り組める工夫は重要である．そこで我々はユーザのモチベーションを上げるために，我々はゲーミフィケーションの要素の一つである仮想ランナーの速度 =「交流」を用いて，他のユーザと競争，伴走できるようなランn−2+n−1+n+n+1+n+2
時間(2)ニングシステムの実現を目指している．
図１は，実現を目指すランニング支援システムのイメージ図である．図１に示す通り，ユーザは拡張空間内に生成された仮想ランナーの存在を音声情報を聴きながら競争を行うというものである．また，仮想ランナーは自身の過去の記録や，ライバ５つの区間の平均距離から速度を求めることによって GPSでの精度の誤差を小さくしている．

3. 2. 4 心 拍 数
心拍数は，平均心拍数を取得することで，ランニングシステ

ムが身体的負荷にどの程度影響を与えるのか検証するために行う．今回の検証では Apple Watch Series1 を用いて心拍数を取得した．

4. プロトタイプシステムを用いた実験的考察
本稿では提案手法に基づき，音響型 AR ランニング支援システムの妥当性の確認実験，また作成したランニング支援システ
ムの精度確認実験に基づく検討を行なったので説明する．本実
験では，ランニング支援システムを用いた場合と用いない場合の精神的影響と身体的影響を調べることで，音響型 AR ランニング支援システムの妥当性を検証するものである．
図 3 システム図

4.1 節では実験方法，4.2 節では音響型 AR を用いたランニ
ング支援システムが及ぼす精神的影響及び身体的影響とシステムの有効性について述べる．

（ 7 ） ２度目のランニングのアンケートを実施．
本実験は表１のゲームの経験を評価する In-game GEQ [9] という指標を用いたアンケートと表２のアンケートを被験者に答えてらった．それぞれ項目ごとに 1「全くそう思わない」，2「少しそう思う」，3「そう思う」，4「とても思う」,5「非常に思う」の５段階で評価する．また，表１の In-game GEQ のアン
ケートではこれらの 14 個要素を用いて，7 つの「Competence（有能感）」，「Sensory and Imaginative Immersion（感覚的没入感）」，「Flow（没入感）」，「Tension（緊張感）」，「Challenge（挑戦感）」,「Negative aﬀect（ネガティブ感情）」，「Positiveaﬀect（ポジティブ感情）」という人間の感情に関するコンポーネントを評価する．それぞれのコンポーネントに対応している
アンケート項目は表１の通りであり，対応しているコンポーネ
図2

ランニングルート

4. 1 実 験 方 法
本実験では 20 代の大学生 10 人に対して図２で示す鴨川沿
い 590m を音響型 AR ランニング支援システムを用いた場合とントはアンケート項目の平均を用いて算出する．これらからランニング支援システムの精神的負荷の影響やシステムの有効性を調べる．
また，ユーザのランニング中のタイムや平均心拍数を測定することで，被験者の身体的負荷やシステムの有効性を調べる．

用いなかった場合の 2 回に分けて同じルートでランニングを行なってもらった．ランニングをしている間，ユーザにはスマート

表 1 In-game GEQ
NO. 項目コンポーネント

1

達成感があった

2

アプリを使いこなせた

Bluetooth イヤホンを装着してもらい実験を行なった．スマー

3

ランニングに興味を持った

トウォッチは心拍数の取得，スマートフォンはアプリの実装，

4

印象的だったウォッチ（Apple Watch Series1），スマートフォン (iphone7)，

5

全てを忘れるぐらい没頭した

Bluetooth イヤホンはアプリのオーディオを聴くためにもので6

夢中になったある．

7

不満を感じた8

イライラした9

挑戦しがいがあった

10

使うのに努力が必要だった（ 1 ） 図３の (1) の「測定」を押し，図３の (2) を開く．

11

退屈に感じた12

面倒に感じた（ 2 ） ランニング開始と同時に「測定開始」を押し，ランニ

13

幸せを感じたング終了と同時に測定終了を押す．ここでは被験者の行った

14

良かった

図 3 で示すのは今回の実験で使用したシステムの図である．
今回の実験手順は以下の通りに行った．

Competence
Sensory and Imaginative Immersion
FlowTension
Challenge
Negative aﬀect
Positive aﬀect

GPS を元に仮想ランナーを生成する．
（ 3 ） １度目のランニングのアンケートを実施．

表 2 システムに対するアンケート（ 4 ） 被験者に十分な休息を取ってもらう．

No. 項目（ 5 ） 図３の (1) の「チャレンジ」を選択し，図３の (3) を1

このアプリを使って楽しかった

開く．

2

今後もこのアプリを使いたい（ 6 ） ランニング開始と同時に「START RUN」押し，２度3ランニングを今後も続けたい目のランニンングを実施．

enjoyment4. 2 音響型 AR ランニング支援システムの有効性の検証

ネントは有意差は見られなかったが，全ての項目においてラン

4. 2. 1 実 験 結 果

ニング支援システムを用いなかった時よりも優れた結果となっ表３は In-game GEQ の結果である．Competence は AR 型

た．このことから，ランニング支援システムを用いることでランニング支援システムを用いた時の方が 0.5 高い結果となり，チャレンジ性と楽しさを与えることができ，ユーザのランニン

t 検定の値は 0.0418 となった．また，Sensory and Imaginative

ングに対するモチベーションの向上もできたと考える．

Immersion もシステムありの時が 1.15 高くなり，t 検定の値は4. 2. 4 身体的負荷とシステムの有効性0.0172 となった．Flow はシステムありの時が 1.20 高くなり，表５のユーザの身体的影響の結果より，過半数以上のユーザ

t 検定の値は 0.0882 となった．Tension はシステムありの時ががシステムを用いて走った場合に平均心拍数がシステム無しの0.30 高くなり，t 検定の値は 0.1727 となった．Challenge はシ時と比べて高くなってしまったが，１０人中９人がランニングステムありの時が 0.55 高くなり，t 検定の値は 0.0751 となっ時の速度が上がることが確認された．また，速度の関して有意た．Negative aﬀect はシステムありの時が 0.40 低くなり，t 検差を見ることができなかったが，被験者の母体数が少なかった

定の値は 0.0697 となった．Positive aﬀect はシステムありの時ため，表８の被験者８の結果が大きく影響を与えたためだと考が 0.70 高くなり，t 検定の値は 0.0718 となった．これらの結える．これらの結果から，本稿で提案したランニング支援シス

果の中で Competence と Sensory and Imaginative Immersion

テムによってユーザのランニング中のモチベーションをあげるが P<0.05 となっており有意差があると確認できた．しかし，ことができたと考える．

他のコンポーネントについて全てのコンポーネントにおいて平4. 2. 5 今後の課題

均値はシステムなしの方が優れた結果となったが，P>0.05 と本稿では音響型 AR ランニング支援システムによってユーザなったため有意差が見られなかった．のランニングのモチベーションを上げることができたことが確

表４はシステムに対するアンケートの結果である．
「このアプ認できた．しかし，実験段階で GPS の精度の問題や音響型 ARリを使って楽しかった」はシステムありの時がシステム無しとの改善点も数多く見つかった．今後は GPS による精度の誤差比べて 1.20 高くなった．また，「今後もこのアプリを使いたい」

をどのように小さくするための検討，改善とユーザがより他者

は 1.20 高くなり，「ランニングを今後も続けたい」は 0.4 高い結とランニンングを行っている感覚になるような音響型 AR ラン果となった．

ニング支援システムの改善を行っていく．

表５はユーザのシステムがありの時と無しの時の被験者の身体的影響の結果である．平均心拍数はシステムがありの時の方が高い者が多かったが，速度は 10 人のうち 9 人が記録を伸ば5. ま と め
本稿では，ゲーミフィケーションに基づく音響型 AR を用いした．また，平均心拍数の t 検定の値は 0.46532 で速度の値はたランニング支援システムの提案を行うと共に，音響型 AR ラ0.1133 となり有意差はみられなかった．

ンニングシステムを利用した時としなかった時の精神的影響や身体的影響，システムの有効性について調査を行なった．結果

表 3 In-game GEQ の結果としてシステムを利用した際に，ユーザのランニングに対するNo. コンポーネント

システムなしシステムあり平均（標準偏差） 平均（標準偏差）1Competence

2.9 (0.61)

3.40 (0.70)

2Sensory and Imaginative Immersion 2.25 (1.14)

3.40 (0.61)ても，システムを利用した際，心拍数が高くなるという結果が

3

Flow

2.00 (0.75)

3.20 (1.09)

得られたが，反面ほとんどのユーザが記録を伸ばすという結果

4

Tension1.35 (0.41)

1.65 (0.58)

5

Challenge

2.00 (0.78)

2.55 (0.50)

6

Negative aﬀect

1.70 (0.86)

1.30 (0.35)

今後は GPS による生まれる誤差の精度向上と，音響型 AR

7Positive aﬀect

2.35 (0.67)

3.05 (0.86)の改善を行い，より他者の存在を感じながらランニングを行えモチベーションが高まったことが確認でき，身体的影響においとなった．

るシステムの構築を目指す．
表4

システムに対するアンケートの結果

No. 項目謝辞システムなしシステムあり1

このアプリを使って楽しかった

2.3

3.50

および Society 5.0 実現化研究拠点支援事業による．ここに記

2

今後もこのアプリを使いたい

2.00

3.20

して謝意を表す．

3

ランニングを今後も続けたい

2.80

3.20

4. 2. 2 考察

4. 2. 3 精神的負荷とシステムの有効性
アンケートの結果より，有意差が見られたのは Competenceと Sensory and Imaginative Immersion のみであった．この結果からユーザに対してランニングに対する達成感やゲームに没入感を感じさせることができたと考える．また，他のコンポー

本研究の一部は，科研費基盤研究 (B)(課題番号：17H01822)

文

献[1] スポーツを通じた健康増進のための厚生労働省とスポーツ庁の連携会議（第 1 回）http://www.mext.go.jp/sports/b menu/
sports/mcatetop05/list/detail/ icsFiles/afieldfile/
2018/06/28/1406050 1.pdf[2] 最 高 の ラ ン ニ ン グ パ ー ト ナ ー,NIKE+RUN CLUB ア プ
リ，Nike.com(JP) https://www.nike.com/jp/ja jp/c/nikeplus/running-app-gps[3] Strava の機能 — GPS による追跡、地図、分析、チャレンジ、友達、トップランニングやライドの検索表5

ユーザの身体的影響の結果

被験者

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

平均心拍数 (bpm)（システムなし）

110

166

133

150

149

76

13098143132

平均心拍数 (bpm)（システムあり）

108

173

177

129

154

88

120

100

161

120

速度 （m/s）（システムなし）

3.16 3.30 3.81 3.78 3.17 3.37 4.57 3.96 3.14 3.64

速度 (m/s)（システムあり）

3.26 3.37 3.96 3.88 3.25 3.90 4.27 4.27 3.21 3.69

https://www.strava.com/features[4] Witkowski E. Running From Zombies, Proceedings of The
9th Australasian Conference on Interactive Entertainment, 2013.
[5] Sebastian Deterding，Dan Dixon，Rilla Khaled，Lennart
Nacke:“From Game Design Elements to Gamefulness:Defining “Gamification””，MindTrek 11, September
28-30, 2011.
[6] Hamari, J., Koivisto, J., and Sarsa, H. Does gamification
work? a literature review of empirical studies on gamification. In 47th Hawaii International Conference in System
Sciences (HICSS), IEEE. 2014
[7] FUN+WALK ア プ リ ｜ SPECIAL — FUN ＋ WALKPROJECT ポータル https://funpluswalk.jp/special/app/[8] Fitbit アドベンチャーhttps://www.fitbit.com/jp/challenges/adventures[9] IJsselsteijn, W. A., De Kort, Y. A. W., & Poels, K. ，“Thegame experience questionnaire.””,2013