Voice interval training device

本発明は、音声（音楽）信号、脈拍数（心拍）などのユーザのパラメータ及びインターバルトレーニング用の音楽聴取装置を用いた装置及び方法に関する。 更に特に、本発明は、２つのインターバル運動レベルを得るために、例えば毎分の拍子（ＢＰＭ）などの適切なテンポに対応する音声信号を選択することが可能である装置及び方法に関する。

多数の運動プログラム及び、特に、個人によって実施されるランニング又はジョギングは、特定の心拍数の範囲でかなり効果的である。 所要の心拍数は、異なる年齢及び健康要因を有する個人に関して変動する。 更に、特定の低レベルへ低下する個人の心拍数は、ほんの影響しか有し得ない運動になる。 更に、上限レベルを超えている個人の心拍数は、有害な影響を有し得る運動になる。 更に、したがって、運動プログラムを開始する人々は、彼らの身体状態に従って彼らに適した量で運動しなければならない。

心拍（又は脈拍数）分析装置は、運動量測定器として用いられる。 この測定器は、運動中の個人の心拍数（又は脈拍）を毎分の心拍数（脈拍）で測定し、測定された数字を標準テーブルと比較し、これにより、前記個人は、自身に関して運動を弱い、中間又は強いとして測定する。 更に、脂肪燃焼／減量、活性化運動、心臓血管を強くするトレーニング又はスピードトレーニングなどの目的に関する特定のテーブルを載せたスポーツ文献は入手可能である。 各人の体重、身長、体脂肪率、年齢、性別（など）に応じて、各人は、目的のための理想の脈拍ペースを手元で見つけることが可能である。

特に、向上を追い求め、したがって最後までやり通すやる気を維持するアスリートは、心拍モニタツールが、やる気を与えさせ刺激になるということを理解している。

Polar（登録商標）Sportswatchなどの従来の心拍分析装置は、ユーザ／アスリートの脈拍が目標パルスしきい値（上方又は下方）を越える場合に音声フィードバック（例えばビープ音）を与えることは既知である。 これにより、該装置は、ユーザに適切なトレーニング領域又はレベルに適宜に戻るよう運動強度を調整するよう合図を送る。

しかし、斯様な従来の心拍分析装置は、多数の制限に悩む。 例えば、多くのユーザは、ビープ音が鳴っているのを迷惑に思い、結果として、ビープ音を完全にオフにしてしまうことは既知である。 更に、他のアスリートは、運動手順においてＭＰ３プレーヤなどの携帯型音楽再生装置を使用し、ビープ音を聞くことができない。

更に、運動を実施している最中に音楽を聞くことは、非常に一般的なことである。 しかし、運動中に音楽を聴くことの問題の１つは、音楽が、その人が運動しているペースとの同期から外れているテンポをしばしば有することである。 現代の日常のポピュラー音楽は、通常、運動のペースで従われ得る明瞭なドラムビートによって支持されている。 兵士は、歌のビートに合わせて行進し、同様にローマの奴隷はドラムビートに合わせてボートを漕ぐ。 アスリートは、音楽再生のビートに合わせて動作を楽しむ。 というのも、このことは、アスリートが一定のペースを保つのに役立つからである。 音楽は、アスリートが音楽に敏感である場合、アスリートの成績を向上する強力なツールである。

更に、多くのユーザ／アスリートは、しばしば、インターバルトレーニングとして既知である技術を用いる。 インターバルトレーニングにおいて、アスリートは、２つのレベルの運動強度（ペース）間を交互に繰り返す。 例えば、アスリートは、最大心拍数と最小心拍数を設定する。 運動又はトレーニングは、少ないウォーミングアップ段階から成り、いくつかのインターバルセットが後に続く。 最初に、アスリートは、彼の心拍数が目標最大限に達するまで、例えば全力疾走などの最大（例えば１００％）の努力をする。 その後、アスリートは、出来る限り早く回復しようと試み、すなわち、彼の心拍数が最小目標より下に落ちるまで穏やかな運動を用いることを意味する。 これらの交互のステップは、数回繰り返される。

類似の方法では、インターバルトレーニングは、心拍数測定よりむしろ、時間インターバルに基づき実施され得る。 この場合、運動は、少ない固定の期間（例えば２０秒）の間、最大の努力（例えば全力疾走）で行い、回復の第２期間（例えば２分）により交互に繰り返されることである。 この方法では、実際の身体の状態にあまり依存しない場合、同様な周期が達成される。

したがって、邪魔をせず、やる気を起こさせる方法で、音楽支援の効果的なインターバルトレーニングを可能にする機器が必要である。

本発明は、目標成績レベルを達成するために、音声インターバルトレーニング装置に関するシステム及び方法であって、ユーザにインターバルトレーニングに関する２つの（高及び低）強度レベルを選択させ、選択されたインターバル運動プログラム又は手順に関係付けられる音声信号を提供するシステム及び方法に方向付けられる。 ２つの強度レベルは、２つの心拍数又は２つの持続時間／時間インターバルに基づき得る。

音声信号は、例えば、毎分の拍子（ＢＰＭ）値に基づく測定などの音声信号のテンポに基づき順序付けされる。 音声信号の順序付けは、心拍インターバルトレーニング機器によってか、又はＰＣなどの外部装置によってのいずれかにより導かれ得、心拍インターバルトレーニング機器に転送される。 ユーザに現在の運動段階（例えば、全力疾走）にペース(pace)を合わせるテンポ（例えば、ＢＰＭ）を有する音声信号が選択される。 音声信号は、通常音楽を含む、ＭＰ３、ＷＡＶ又はＷＭＡファイル等を有する。

本発明の原理に従うと、運動中のユーザのパラメータを得るためのセンシングユニットと、所定の毎分の拍子値を有する複数の音声信号を記憶するメモリと、（１）第１及び第２目標パラメータ値を受信し、（２）それぞれのテンポを有する第１及び第２音声信号を選択し、（３）前記第１及び第２音声信号を交互に再生するように構成される処理ユニットと、を含み、各音声信号が、前記センシングユニットからの前記パラメータを用いて前記処理ユニットによって決定される前記第１及び第２目標パラメータ値に対応して、前記ユーザに再生される、音声インターバルトレーニング装置が提供される。

本発明は、好ましい実施例の以下の詳細な説明を参照にし、以下に確認される図面を組み合わせて、更に完全に理解される。

以下の記載において、制限するよりも説明する目的に関して、本発明の完全な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インターフェイス及び技法などの特定の詳細が、開示される。 しかし、本発明は、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施例においても実行され得ることは、当業者にとって明らかである。 本文書で用いられるように、語句「脈拍」は、心拍数を意味し、音声信号の「テンポ」は、例えばＢＭＰの表現であり、「ペース」は、運動のテンポを参照する。

本願は、FHGOgg及びDPLSimonsによる、２００４年＿＿＿出願、整理番号XX/XXXXXXの同時係属中の米国特許出願「音声整調装置」と同時に出願され、本文章中に参照により組み込まれる。

図面を、特に図１を参照にして、参照符号１００によって全体的に表現される、本発明に従う音声インターバルトレーニング装置が示される。

図１に示されるように、本発明は、処理ユニット１０２、例えば心拍数モニタ又はタイマ装置などのセンシングユニット１０４（以後、例示の目的のために「心拍数モニタ１０４」として称される）、及び入力／出力ポート１０６を含む。 処理ユニット１０２は、（１）運動中のユーザのパラメータ情報（以後、例示の目的のために「心拍数」として称される）を受信及び記憶する機能と、（２）ＢＰＭ数評価音声信号を記憶する機能と、（３）ユーザの運動プログラムに従い特定のＢＰＭを有する音声信号を選択する機能と、を実行する。 運動中のユーザのパラメータ情報は、例えば、時間インターバル、心拍数又はステップ数の測定、例えば、スポーツ自転車、ローイングトレーナ、又は他のいかなる種類のデジタルフィットネス機器の電子速度センサを用いた速度測定（ｍ／ｓ）、毎分の腹筋運動の数をカウントするセンサ、同様に足首／手首／頭／腰におけるストラップオンベルトにあってレートを提供するセンサ等（例えばエアロビクス陸上運動のための）を具える腹筋トレーナからの腹筋速度など、ユーザの身体状態又は状況に関連されるいかなるパラメータも含み得る。 加えて、処理ユニット１０２は、受信放送信号をデジタル化し、特定の符号化スキーム（例えばＭＰ３、ＷＡＶ及びＭＰＥＧ−４など）及びＢＰＭ数評価された受信音声信号に従いこれらの信号を符号化もし得る。 代替的には、処理ユニット１０２は、当業者にとって明らかであるように、一体化されたセンシングユニットも含み得る。

処理ユニットは、運動中のユーザの心拍数情報を受信及び分析することによって、ユーザの運動の努力を測定する。 例えば、データ分析は、時間（秒／分／時間）による心拍数の変化率、単位時間（日／月／年）による心拍数の変化率、心拍数の変化に基づく適切な運動強度の提案、年齢、性別、身長及び体重に基づく目標心拍数提案（適切な運動の量）、心拍数の変換に基づく運動向上度合いの表示、運動において消費されたカロリーの全体量、並びに全体消費カロリー量の何パーセントが体脂肪から生じるか、などに関して実行される。

処理ユニット１０２は、（１）１つの本体で心拍モニタ数１０４を具える腕時計のように腕に着用される、（２）ユーザのスポーツコートの前面に取り付けられる、（３）ストップウォッチのようにユーザの首周りに紐で掛けられる、及び（４）ウェアラブル布地又は衣服型の装置に一体化されるなどの様々な設計で製造され得る。 特に、伝導性配線、バイオセンサ、電極及び他のウェアラブル電子装置として用いられる様々な縫製又は織物布地による一体型電子及び伝導性繊維の使用は、周知である。 例えば、一般的なスポーツの応用例に関するウェアラブル心拍数モニタ（ＷＨＲＭ）装置の場合、電極は、完全に布地で作製され得、ランニングトップなどの衣服に完全に一体化され得る。 しかし電極からデータを収集し、これらを無線的に時計又は同様な装置に伝送する電極は、布地の電極と良好な電気接触を生じ得るようなやり方で衣服に取り付けられ得る個別の小型ユニットに含まれる。

心拍数モニタ１０４は、有線、無線又はウェアラブル布地による方法で処理ユニット１０２に接続され、運動中のユーザの心拍を測定する機能を実行し、標本化された心拍を処理ユニット１０２に伝送する。 心拍数モニタは、Polar Electronics社のPolar（登録商標） Sportswatchなどのいかなる従来技術のユニットであり得る。 斯様な心拍数モニタ１０４は、腕時計のように腕に携帯される。

入力／出力ポート１０６は、データを交換するために処理ユニット１０２及び心拍数モニタに接続され、音楽のテンポ（例えばＢＰＭ数）に基づき選択された、デジタル化された音楽ファイルを処理器１０２へ伝送するとともに音声信号を出力する機能を含む。

処理ユニットは、心拍数インターバルトレーニングを可能にする。 特に、２つの個別の信号（例えばＭＰ３の楽曲）がユーザによって入力／出力ポート１０６を介して選択される。 第１音声信号は、上方（又は最大）心拍数に関する第１ペースレベルを提供する。 第２音声信号は、下方（又は最小）心拍数に関する第２ペースレベルを提供する。 インターバルトレーニングの第１段階において、第１音声信号が、ユーザの心拍数を増加させるためにユーザに再生される。 インターバルトレーニングの第２段階において、第２音声信号が、ユーザの心拍数を低下させるためにユーザに再生される。 ２つの音声信号間を交互に繰り返すことが、瞬間的に（任意選択的に数秒のクロスフェードを用いて）実行される。 再生される音声信号は休止され、もう１つの音声信号が前回休止された箇所で継続される。 心拍数モニタ１０４は、いつ音声信号を交代するかを決定するのに用いられる。 有利には、ユーザは、最大又は最小強度のいずれかで運動するために、異なるテンポの音声信号を通じて明瞭な指示を得る。

図２は、本発明の実施例による、図１の処理ユニット１０２のコンポーネント図である。

図２に示されるように、本発明による処理ユニットは、制御ユニット２０２、出力ユニット２０４、記憶ユニット２０６、センシング信号受信ユニット２０８、及び入力ユニット２１０を有する。 制御ユニット２０２は、従来技術のマイクロコンピュータ及びデジタル信号処理器（ＤＳＰ）（図示せず）を含む。 出力ユニット２０４は、音声出力ユニットを含み、指示ユニット（図示せず）を含み得る。 センシング信号受信ユニット２０８は、センシングユニット１０４から（以下に心拍数として参照される）センシング情報を受信し、これを制御ユニット２０２に伝送する。 上述のように、従来技術の心拍数モニタは、処理ユニットにも統合され得る。

記憶ユニット２０６は、例えばＭＰ３などの、ＢＰＭ毎にカテゴリ化された音声信号の一群を含む。 加えて、記憶ユニット２０６は、更に以下に説明されるように、入力ユニット２１０を用いて受信される、プログラムされた運動手順又は目標運動レベルを含み得る。

音声信号のテンポ関連順序付けは、処理ユニットによって実行され得るか、又はオフラインで実行されて心拍数インターバル装置にダウンロードされ得る。 ＢＰＭカテゴリ化音声信号は、いかなる従来技術の方法（例えばＰＣからダウンロードされる、無線で伝送される等）を用いても記憶ユニット２０６に入力され得る。 （以下に議論される動的（オンライン）テンポ調整と同様に）音楽のテンポを測定するために音声ファイルに自動（オフライン）ＢＰＭ分析を行う従来技術のツールは、Visiosonic社のPCDJ-Red製品(例えば、http://www.pcdj.com/products/Red.asp及びhttp://www.curiousdjs.com/pcdj.htmlを参照)である。 このツールは、0.01ＢＰＭの精度に（毎分86.56拍子などのように）楽曲の平均ＢＰＭを決定し得る。 音声信号がテンポ分析を一度されれば、ＢＰＭ値は、例えば音声信号のヘッダに音声信号とともに記憶される。 特に、ＭＰ３ファイルの場合、ＢＰＭ値は、他のアプリケーションによって後々に読み出され得るID3v2 BPM tagとしてＭＰ３ファイルに記憶される。 斯様にして、例えば、ID3v2 BPM tag値に関して（例えばインターネットで）検索されるＭＰ３が装置にダウンロードされ得る。 これらのＢＰＭに関する何の値も入手可能でない場合、値は、装置のＢＰＭ分析アルゴリズムを用いることによって生成される。

制御ユニット２０２は、受信される心拍数を記憶ユニット２０６に記憶し、受信された心拍の数を分析し、これを所定の参照値（例えば、目標レベル又はプログラムされた運動プログラム）と比較し、（1）目標強度段階に対応するテンポを有する新たに選択される（又は以前に休止された）音声信号を選択しその結果として再生することによって強度段階を（高／低強度に）切り替えるか、（２）現在の音声信号の再生を継続することによって、又は同様のテンポ（ＢＰＭ）音声信号を選択することによって、現在の強度段階に留まるのいずれかを決定する。 いずれの場合においても、音声信号の再生は、出力ユニット２０４を用いて実行される。
ユーザが到達すべき適切な心拍数は、ユーザによって又は他のいかなる従来の方法によって事前に決定される。 したがって、どの程度の心拍が高強度運動、中強度運動又は低強度運動に対応するかを評価し得る参照値としての心拍の目標数は変動する。 更に、運動における心拍に関して確定される値は、ユーザの年齢、性別、身長及び体重などの要因が用いられ得る。 加えて、処理ユニットは、心拍数レベルが確定されるユーザに関して、上述の要因を用いて、プログラムされたトレーニング手順を（記憶ユニット２０６に）記憶することが可能である。 プログラムされたトレーニング手順は、いかなる従来技術の方法を用いても処理ユニットに入力され得る。 例えば、Polar（登録商標） Sportswatchなどの心拍センサは、トレーニング領域（２つの心拍数値）を用いて手動でプログラムされ得る。

例えば、制御ユニット２０２は、ユーザ（運動中の個人）の心拍数をセンシングユニット２０８から受信し、受信された心拍数を所定の目標心拍数と比較し、所望のユーザ心拍数を得るのを促進するために出力するための適切なテンポ／ＢＰＭ音声信号を決定する。 ユーザが運動プログラムにいる間に特定の音声信号又は楽曲／音楽が終了する場合、同様なテンポ／ＢＰＭを有する別の音声信号が音声信号の記憶群から選択される。

処理装置は、運動又はトレーニングを支援する特定の音声信号又は楽曲を示すために運動中に例えばボタンなどの入力ユニット２１０を用いてユーザからの入力を受信することをも可能にされる。 また、ユーザは、入力ユニット２１０を用い好みの音声信号を示すことが可能である。 このことは、特定の音声信号がその後の運動セッションにおいて選択され得るという可能性を増加し得る。 例えば、ある音声信号が一度示されると、示される音声信号のＢＰＭの所定の範囲（例えば±10％）内の音声信号が、将来において必要とされる場合、この音声信号が、選択され得る。

類似の方法において、ユーザは、示される音声信号に加えて、例えばスポーツ、ランニング、ボート漕ぎ及び自転車等の種類などの運動の種類の指示を記憶し得る。 斯様にして、処理装置は、ユーザに関してスポーツ又は運動のそれぞれの種類に関して最も適した音声信号を記録する。 このことは、適切な音声信号を選択する時間を短縮する。

センシング受信ユニット２０８は、センシングユニット２０４からセンシングデータを有線で又は無線で受信する。 有線の場合、データは、特定のケーブルを通じて受信され、無線の場合、受信は、ＲＦ信号などの無線信号を用いることによって実行され得る。

図３は、参照を基にした音声インターバルペースの動作ステップを例示するフロー図である。

図３に示されるように、処理は、ユーザがステップ３０２で運動レベル又はプログラムを選択することで開始する（開始３００）。 ステップ３０４において、処理ユニット１０２は、心拍数情報を心拍数モニタから受信し、それを記憶ユニット２０６に記憶する。 制御ユニット２０２は、ステップ３０６において、受信された心拍数情報を分析し、それを選択された運動レベルと比較する。 特に、制御ユニットは、ユーザの心拍数及びユーザがどの段階又はレベルの選択された運動プログラムにいるかを決定し、ユーザが現在の心拍数を増加、減少又は維持させる必要があるかを決定する。 ステップ３０８において、制御ユニット２０２は、ステップ３０６の決定に従って音声信号を記憶ユニット２０６から選択し、それをユーザに提供する。 ステップ３１０において、処理は、選択された運動プログラムが終了している（終了３１２）か、ステップ３０４に戻るかを決定する。

図４は、音声インターバルトレーニングのインターバルトレーニング動作ステップを例示するフロー図である。 インターバルトレーニング動作は、入力／出力ポート１０６を用いてユーザによって開始される（開始４００）。 ユーザは、ステップ４０２において、低及び高目標パラメータ値（例えば、高及び低心拍数、又は高及び低強度持続時間）を設定する。 ステップ４０４において、処理ユニット１０２は、第１（高テンポ）及び第２（低テンポ）音声信号をこれらのBPM値に基づき選択する。 例えば、すべての音声信号は、それらのBPMに基づき順序化され、処理ユニットは、１つは、最も遅いもの１０％の群から、１つは、最も早いものの１０％から２つの楽曲を選択する。 加えて、処理ユニットは、スロー、通常、アップテンポ、及び早い、であるテンポによって、楽曲（音声信号）の分類を用い得、したがって、１つの楽曲をスローなものから選択し、１つをアップテンポ又は更に早い分類から選択する。 ステップ４０６において、第１（速い）音声信号は、その後、心拍数モニタ１０４からの受信された心拍数を用いて処理ユニット１０２によって決定されるユーザの心拍数が高目標値に達する又は超えるまで、ユーザに再生される。 その後、第１音声信号は、休止され、第２（遅い）音声信号が、可能であれば、数秒のスロスフェードを用いて再生される。 ステップ４０８において、心拍数モニタ１０４からの受信された心拍数を用いて処理ユニット１０２によって決定されるユーザの心拍数が低BPM目標値に達する又はそれ以下に落ちる場合、第２音声信号は休止され、第１音声信号が継続される。 この処理は、ユーザが終了を示す（終了４１０）まで繰り返される。 楽曲などの音声信号が終了する場合、類似のテンポ（BPM）の別の音声信号が再生され得るか、又は前記音声信号が繰り返され得る。

重要なことには、上述のように、ユーザは、例えば、インターバルトレーニングに関する時間インターバルに基づくパラメータ値などのいかなる適切な目標パラメータ値を用い得る。 特に、ユーザは、ステップ４０２において、第１及び第２時間インターバルを設定する。 ステップ４０４において、処理ユニット１０２は、第１（高テンポ）及び第２（低テンポ）音声信号をこれらのＢＰＭ値に基づき選択する。 ステップ４０６において、第１（速い）音声信号は、この場合、第１時間インターバルにおいてユーザに再生される。 その後、第１音声信号は休止され、第２（遅い）音声信号が再生される。 ステップ４０８において、第２時間インターバルが到達された後に、第２音声信号は休止され、第１音声信号が継続される。 この処理は、ユーザが終了を示す（終了４１０）まで繰り返される。 楽曲のなどの音声信号が終了する場合、類似のテンポ（BPM）の別の音声信号が再生され得るか、又は前記音声信号が繰り返され得る。

上述の及び後述のものは、本発明の原理を例証するものに過ぎない。 したがって、当業者が、明示的に記載されない又は本文書に示されないものの、本発明の原理を実施し、本発明の精神及び範囲内に含まれる様々な構成を考案することが可能であることを注意しなければならない。 追加的に、斯様な等価物は、現在既知である等価物及び将来に開発される等価物の両方を、すなわち、構造に関わらず同一の機能を実施するいかなる開発要素も含むことを意図される。

図１及び２に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェア及び適切なソフトウェアと関連させてソフトウェアを実行することが可能であるハードウェアの使用を通じて提供され得る。 処理器によって提供される場合、機能は、単一の専用処理器によって、単一の共有処理器によって、又はそのいくつかは共有される複数の個別の処理器によって提供され得る。 更に、語句「処理器」、「サーバ」又は「制御器」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能であるハードウェアを排他的に参照するように解釈されるべきではなく、暗示的に、制限することなく、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性記憶装置を含み得る。 他のハードウェア、従来技術の及びカスタムのものも含み得る。

請求項において、特定の機能を実行する手段として表現されるいかなる要素も、例えば、a)該機能を実行する回路要素の組合せ、又はb)該機能を実施するソフトウェアを実行する適切な回路と組み合された、ダウンロード可能な又は追加導入ソフトウェア等を含むいかなる形式におけるソフトウェアなどを含む、該機能を実行するいかなる方法をも包含するように意図される。 斯様な請求項によって規定される本発明は、様々な列挙される手段によって提供される機能性が組み合わされ、請求項が要求する方法でまとめられるという事実に帰属する。 出願人は、したがって、本文書に示される機能性と同様の機能性を提供し得るいかなる手段も考慮する。

図１は、本発明の実施例に従う音声インターバルトレーニング装置を示す図である。

図２は、図１の処理ユニットの内部構造を示すブロック図である。

図３は、図１の心拍数音声インターバルトレーニング装置の過程を示すフロー図である。

図４は、心拍数音声インターバルトレーニングのインターバルトレーニング動作ステップを例示するフロー図である。