JP2005287708A - 運動評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、客観性かつ正確性に優れた運動機能の評価を実現することができる運動評価装置を提供する。
【解決手段】装着者の行動に伴う加速度を検出する加速度検出部２０１と、加速度検出部が検出した加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積部２０２と、蓄積部２０２に蓄積された加速度データに基づいて、装着者の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定部２０４と、歩行判定部２０４が歩行であると判定した場合に、歩行状態が継続している時間を計時する歩行継続時間計時部２０５と、計時した歩行継続時間が所定値以上になった時点から、歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を運動評価区間とし、その区間に含まれる加速度データを抽出する運動評価区間抽出部２０６と、抽出された加速度データを用いて装着者の運動を評価する歩行運動評価部２０７とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、リハビリテーション後、あるいは病後などにおける人間の運動機能状態および回復状態を簡便に評価する運動評価装置に関するものであり、特に、評価対象となる運動区間を適切に抽出することができる運動評価装置に関する。

昨今、骨疾患などを患い、下肢の手術を受けてリハビリテーションを必要としている人は数多く存在する。その回復速度を左右するのは自主的なトレーニングだと言われており、患者は、率先して歩行運動等のリハビリテーションを行なっている。また、近年、高齢社会の到来により、例えば、遠隔にいる医者や家族等が独居の高齢者を見守りたい等のニーズが増加している。このようなニーズの増加に伴い、目の届かない所にいる高齢者の体調管理の欲求も増加傾向にある。さらに、健常者においても、前庭神経炎などの耳疾患、脳梗塞・脳出血・慢性脳循環不全症などの脳血管障害、高血圧・低血圧・起立性低血圧などの血圧異常などを起因として、めまい・立ちくらみなどの平衡障害を起こす可能性があり、これらの症状を早期に発見することは安全を確保するという面においても重要である。

従来、これらの事象は、医師や家族等の人間の目による判断、あるいは、被験者にカラーマーク化されたターゲットをつけて、テレビカメラで撮影することにより被検体の動作を解析する動作解析装置（例えば、特許文献１参照。）の使用等の方法によって、管理されている。

また、医師等は、上記動作解析装置の解析結果として取得したデータに基づいて、被検体、すなわち患者や高齢者等の運動能力の評価を行なっている。このとき、運動能力の評価を客観的に行うために、医師等の管理者やデータを処理するオペレータは、取得したデータについて所定のデータ範囲を切り出す作業が必要となる。歩行という行動を例に挙げれば、歩行を開始した直後や歩行を終了する直前のデータは、歩行運動している者の運動機能と無関係に大きくばらつきが生じるため、このようなデータを取得したデータから除き、運動能力の評価対象とすべきデータの範囲を切り出して、患者等の運動能力を評価している。
特開平６−５０９８３号公報

しかしながら、上述した方法を用いて、リハビリテーション後および病後の患者の体調の管理や、健常者の立ちくらみなどの異常状態を管理することができるのは、管理者が動作解析を行うために直接立ち会う時間帯および場所に限られており、さらに、その管理の方法としても人の手に委ねられているので、対象者の状況を常に確認しているとはいえないという問題がある。具体的には、上記の動作解析装置を用いてテレビカメラにより運動の解析を行う方法では、テレビカメラが設置されている範囲でしか、患者の運動状況を把握することができないという問題がある。

また、管理データの取得および処理は、オペレータの主観や個人的な判断に任されており、しかも手動で行うことが必要であるため、そのようにして得られるデータは客観性に乏しく、一般的に、客観的な視点での指標として取り扱うことは難しいという問題もある。

さらに、評価対象とすべきデータ範囲を切り出す作業は、管理者やオペレータにとって大きな負担となるばかりか、長期間にわたり運動を解析し、その評価を行う場合には、他の業務との関わりから、管理者やオペレータが評価をし忘れる等の危険性をはらむ。また、切り出されるデータの範囲に管理者やオペレータの判断が混入するため、切り出しの条件が必ずしも一定とならず、切り出されたデータには他の動作が混入してしまい、低い精度の評価しか得ることができないという問題も生じうる。ここで、外部から切り出しの条件を一定に揃えるための情報を入力するシステムを構築することも考えられるが、システム全体として大掛かりになるため、コストの面や運用の面で、このようなシステムの導入は現実的ではない。

そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、客観性かつ正確性に優れた運動機能の評価を実現することができる運動評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る運動評価装置は、個体の運動能力の評価を行う運動評価装置であって、前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段により検出された加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定手段と、前記歩行判定手段が歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得手段と、前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出手段と、前記蓄積手段に蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価手段とを備えることを特徴とする。

これによって、被検者の動作に基づいて取得した加速度データのうち、運動評価の対象として適切なデータ範囲を一定の条件に揃えて切り出すので、被検者の運動能力について客観的かつ正確な評価を行なうことが可能となる。

ここで、前記歩行情報取得手段は、前記歩行の継続時間を計時する歩行継続時間計時部を備え、前記運動評価区間抽出手段は、前記計時された歩行継続時間が所定値以上になった時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、前記運動評価区間とするとしてもよい。このように、運動評価区間を切り出す条件に歩行継続時間を用いることで、歩行開始直後の一定時間および歩行完了直前の一定時間の、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を除去し、評価の対象とすべき運動評価区間を切り出すことができる。

また、前記歩行情報取得手段は、前記歩行における歩数を計測する歩数計測部を備え、前記運動評価区間抽出手段は、前記計測された歩数が所定値以上になった時点から、前記歩行の終了時点より所定の歩数分遡った時点までの期間を、前記運動評価区間とするとしてもよい。このように、運動評価区間を切り出す条件に歩数を用いることで、装着者が実際に歩行した歩数のうち、歩行開始直後の一定歩数および歩行完了直前の一定歩数の、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を除去し、評価対象に適した運動評価区間を切り出すことができる。

さらに、前記歩行情報取得手段は、前記歩行における歩行速度を算出する歩行速度算出部を備え、前記運動評価区間抽出手段は、前記算出された歩行速度が所定値以上になった時点から、前記歩行速度が所定値以下になった時までの期間を、前記運動評価区間とするとしてもよい。このように、運動評価区間を切り出す条件に歩行速度を用いることで、装着者が歩行している時間のうち、歩行開始直後の加速段階と歩行完了直前の減速段階の、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を除去し、評価対象として適切な運動評価区間を切り出すことができる。

なお、本発明は、このような運動評価装置として実現することができるだけでなく、このような運動評価装置を用いた運動評価システムとして実現することもできる。また、このような運動評価装置が備える特徴的な手段をステップとする運動評価方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る運動評価装置によれば、身体運動の評価対象に適した運動区間を切り出すので、客観性に富み、正確な運動評価の結果を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る運動評価装置について図１から図７を用いて説明する。

まず、本実施の形態１に係る運動評価装置の構成について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態１に係る運動評価装置の外観例を示す図である。

この運動評価装置１００は、加速度センサを内蔵し、その加速度センサを利用して、本装置を装着した人（以下、「装着者」という。）の行動時の運動を評価するための装置であり、人体に装着されて使用され、装着者の行動時における運動の評価を自動的に行う。本装置は、名刺サイズのやや薄い直方体状（例えば、３ｃｍ（縦）×５ｃｍ（横）×０．５ｃｍ（厚さ））の形状を有しており、液晶パネル１０２、スピーカ１０４、および、ＬＥＤランプ１０５を備えている。また、本装置は、人体に装着させる（例えば、ベルトに通して固定する）ための固定用バンド１０６等を備えている。

液晶パネル１０２は、本装置による運動評価の結果やエラー等を表示して装着者に通知し、スピーカ１０４は、本装置による運動評価の結果やエラー等を音声出力して装着者に通知する。ＬＥＤランプ１０５は、本装置の動作状態（例えば、運動評価中など）に基づいて点灯または点滅して、本装置の動作状態を装着者に通知する。

図２は運動評価装置１００の機能構成を示すブロック図である。
図２に示すように、運動評価装置１００は、装着者の行動に伴う加速度を検出する加速度検出部２０１と、加速度検出部２０１が検出した加速度を逐次蓄積する蓄積部２０２と、蓄積された加速度データを用いて装着者の行動が歩行であるかどうかを判定する歩行判定部２０４と、判定した歩行状態が継続している時間を計時する歩行継続時間計時部２０５と、計時した歩行継続時間があらかじめ定めた所定値以上になった時点を起点とし、装着者の行動が歩行状態でなくなった時点からあらかじめ定めた所定時間を遡った時点を終点として、その期間を運動評価区間とし、その区間に含まれる加速度データを抽出する運動評価区間抽出部２０６と、抽出された加速度データを用いて装着者の運動を評価する歩行運動評価部２０７とを備える。

加速度検出部２０１は、人体の動きに伴う加速度をあらかじめ定められた取得周波数により逐次検出し、加速度の変化を電圧変化として検出するセンサ部と、アンプ回路およびＡ／Ｄ変換部とから構成され、運動評価装置１００に内蔵されている加速度センサであり、センサ部が検出した電圧信号をデジタル化して（加速度データとして）、蓄積部２０２に出力する。

蓄積部２０２は、加速度データを保持するＲＡＭ(Random Access Memory)等の記憶装置であり、加速度検出部２０１から加速度データを入力し、歩行判定部２０４や運動評価区間抽出部２０６に加速度データを出力するインターフェースを有している。

歩行判定部２０４は、蓄積部２０２に蓄積されている加速度データを参照して、装着者が歩行状態であるか否かを判定するＣＰＵ等であり、加速度検出部２０１が検出した加速度に周期的な波形変化があれば歩行状態であると判定し、周期的な波形変化がなくなれば歩行状態でない、すなわち歩行終了であると判定する。この歩行判定部２０４は、歩行状態であると判定すれば、歩行継続時間計時部２０５に歩行状態であることを示す判定結果を出力し、歩行終了であると判定すれば、歩行継続時間計時部２０５に歩行終了であることを示す判定結果を出力する。

歩行継続時間計時部２０５は、装着者の歩行状態の継続時間を計測するＣＰＵ等であり、歩行判定部２０４から歩行状態であることを示す判定結果を取得すると、歩行状態の継続時間のカウントを開始し、歩行終了であることを示す判定結果を取得すると、歩行状態の継続時間のカウントを終了するタイマーを備える。そして、歩行継続時間計時部２０５は、計時した歩行状態の継続時間を運動評価区間抽出部２０６に出力する。

運動評価区間抽出部２０６は、歩行継続時間から運動評価の対象とすべき区間を切り出して、その区間に含まれる加速度データを抽出するＣＰＵ等であり、歩行継続時間計時部２０５から歩行継続時間を取得し、その歩行継続時間の開始時点よりあらかじめ定められた時間が経過した時点を起点とし、その歩行継続時間の終了時点よりあらかじめ定められた時間を遡った時点を終点として、その起点から終点までの期間を運動評価区間として切り出す。そして、運動評価区間抽出部２０６は、蓄積部２０２に蓄積された加速度データのうち、切り出した運動評価区間に含まれる加速度データを抽出して、歩行運動評価部２０７に出力する。

歩行運動評価部２０７は、抽出された加速度データを用いて装着者の運動を評価するＣＰＵ等であり、運動評価区間抽出部２０６から運動評価区間に含まれる加速度データを取得し、所定の評価式に当てはめて装着者の運動を評価する。また、この歩行運動評価部２０７は、評価結果を、出力インターフェースを介して液晶パネル１０２やスピーカ１０４に出力することによって、装着者に通知する。

図３（ａ）は、加速度検出部２０１の構成例を示す図である。
図３（ａ）に示されるように、加速度検出部２０１は、２軸の加速度センサを２個用いることによって、３軸（上下方向、前後方向および左右方向）の加速度の検出を可能にしている。図３（ａ）を用いながら詳細に説明すると、回路基板３０１に垂直な位置に回路基板３０２が固定され、それぞれの基板に、同じ仕様のＩＣ型の加速度センサ３０３又は加速度センサ３０４が配置される。例えば、加速度センサ３０３にはＸ軸とＹ軸の加速度を検出させ、加速度センサ３０４にはＺ軸の加速度を検出させる。従って、図３（ａ）に示されるように、加速度センサ３０４においては、１つの軸（破線で示した軸）の出力は利用しないこととなる。なお、ここでは、２軸型の加速度センサを２個用いる場合を図示して説明したが、３軸型の加速度センサを単体で用いる構成としてもよい。

図３（ｂ）は、人体の腰部に本装置を装着した様子を示す図である。
運動評価装置１００は、図１に示した固定用バンド１０６に相当する装着手段によって人体に固定される。なお、装着個所としては、人体の重心に近く、ベルトなどで安定しやすいことから、腸骨付近や、腰椎付近などが好ましい。図３（ｂ）では、装着者３１０が本装置を腸骨付近に装着した一例を示しており、この場合は、装着者３１０が装着した際に、加速度センサ３０３および３０４によって得られる３つの軸の感度軸が、それぞれ装着者３１０の前後方向、左右方向、垂線方向を指向させている。ここでは、前後方向の加速度信号においては前方向が正の方向に、左右方向の加速度信号においては右方向が正の方向に、垂直方向の加速度信号においては下方向が正の方向に、それぞれ対応しているとするが、前後、左右、または、上下で正負が逆であっても構わない。

次に、このように構成される運動評価装置１００の動作について説明する。
図４は、運動評価装置１００の動作手順を示すフローチャートである。
まず、運動評価装置１００は、加速度検出部２０１において、装着者の行動に伴う加速度を検出する（Ｓ１０）。このとき、加速度検出部２０１は、加速度をあらかじめ定められた取得周波数により逐次検出し、検出した加速度を加速度データとして蓄積部２０２に順次記録する。

次に、運動評価装置１００は、歩行判定部２０４において、蓄積部２０２に蓄積されている加速度データを参照し、加速度に周期的な波形変化があれば歩行状態であると判定すると（Ｓ１２）、歩行継続時間計時部２０５を起動させて、歩行継続時間の計時を開始する（Ｓ１４）。

歩行判定部２０４において、常時、蓄積部２０２に蓄積されている加速度データを参照して加速度に周期的な波形変化がなくなるか否かを監視し、波形変化がなくなれば歩行状態が終了したと判定し（Ｓ１８）、歩行継続時間計時部２０５に計時の終了を指示する。そして、歩行継続時間計時部２０５における歩行継続時間の計時を終了し、計時した歩行継続時間を運動評価区間抽出部２０６に出力する。

続いて、運動評価装置１００は、運動評価区間抽出部２０６において、取得した歩行継続時間のうち、歩行開始して所定の時間（Ｔ１）が経過した時点から、歩行終了より所定の時間（Ｔ２）を遡った時点までを、運動評価区間として切り出す（Ｓ１８）。

そして、運動評価装置１００は、歩行運動評価部２０７において、切り出した運動評価区間の加速度データを蓄積部２０２から読み出し、読み出した加速度データを用いて運動評価を行なう（Ｓ２０）。その後、運動評価装置１００は、運動評価の結果を液晶パネル１０２やスピーカ１０４から出力して処理動作を終了する。

ここで、運動評価装置１００の動作手順として、運動評価区間抽出部２０６において取得した歩行継続時間が所定の時間（Ｔ３）を超えているか否かを判定するステップを、図４のステップＳ１６とステップＳ１８との間に追加してもよい。歩行継続時間が極めて短時間であれば、切り出される運動評価区間が０秒以下となって運動評価の対象となりえない場合があるからである。このようなステップを追加した場合、運動評価装置１００は、運動評価区間抽出部２０６において、歩行継続時間が所定の時間Ｔ３を超えていれば、図４のステップＳ１８に処理を進め、所定の時間Ｔ３以下であれば、運動評価区間の切り出しを行なわずに、また、運動評価をすることなく処理動作を終了する。なお、この場合において、所定の時間Ｔ３は、上述したＴ１およびＴ２を合算した値でもよいし、あらかじめ設定された値であってもよい。

図５は、運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。
まず、運動評価装置１００は、加速度検出部２０１において、人体の動きに伴う加速度をあらかじめ定められた取得周波数（例えば、１００Ｈｚ）により逐次検出する。本図では、運動評価装置１００を装着した被験者の歩行状態を検出した場合の波形を示しており、横軸に時間軸をとって時系列の変化を示している。この例では５．２秒から１３．５秒までが、被験者が歩行している区間であり、前後方向の加速度４０１においては歩を進めるのに伴う加減速に由来する加速度増減を確認することができる。

次に、運動評価装置１００は、加速度検出部２０１において、加速度出力の変動を算出する。本図では、加速度出力の変動を図示していないが、取得周波数ごとに、前取得時の加速度出力との差分（加速度出力変動分）を算出し、歩行判定部２０４において、加速度出力変動分をあらかじめ定めた閾値と比較して、この閾値以上になった場合に、定常的な歩行状態であるとして、歩行継続時間計時部２０５において歩行継続時間４０２の計時を開始する。また、歩行判定部２０４において、出力変動分が閾値以下になった場合は歩行状態でないと判定し、もし直前まで歩行状態であった場合には、すなわち、歩行継続時間４０２を計時していた場合には、歩行継続時間計時部２０５において歩行継続時間４０２の計時を完了する。

そして、運動評価装置１００は、運動評価区間抽出部２０６において、上記のようにして得られた歩行継続時間４０２のうち、あらかじめ定めた歩行時間閾値４０３（たとえば、２秒）以上になった時点から、歩行継続時間の計時を完了した時間より、あらかじめ定めた時間（たとえば、２秒）を時間軸において過去方向に遡った時点までを算出して、この期間を運動評価区間４０４として切り出す。なお、この歩行時間閾値４０３や、歩行継続時間の計時を完了した時点から遡る時間は、あらかじめ定めた値であるとして説明しているが、外部より任意に設定できるようにしてもよい。

このようにすることで、運動評価装置１００は、歩行している時間のうち、歩行開始直後の一定時間（Ｔ１）および歩行完了直前の一定時間（Ｔ２）の、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を運動評価区間から除去することができる。従って、運動評価の基準を一定の条件に揃えることができ、客観性に優れ、かつ、装着者の運動機能に対応した適切な運動評価を行うことができるようになる。

なお、ここでは、運動評価区間を切り出すための基準として歩行時間を用いて説明したが、運動評価区間を切り出すための基準として歩数や歩行速度を用いることもできる。
運動評価区間を切り出すための基準として歩数を用いる場合の運動評価装置は、図２に示した運動評価装置１００のブロック図の構成と、歩行継続時間計測部２０５が歩数計数部に置換される点で異なり、この相違点に応じて、各部の機能も異なる。なお、図示した場合の相違は、歩行継続時間計測部２０５が歩数計数部に置換される点のみであるので、運動評価区間を切り出すための基準として歩数を用いる場合の運動評価装置のブロック図は省略する。

図６は、運動評価区間を切り出すための基準として歩数を用いる場合に、運動評価装置が運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。
まず、運動評価装置は、加速度検出部において、人体の動きに伴う加速度をあらかじめ決めた取得周波数（たとえば、１００Ｈｚ）により逐次検出する。本図では、図５と同様の歩行状態の例を示しており、被験者は、５．２秒から１３．５秒まで歩行していることが示されている。

次に、運動評価装置は、図５と同様に、加速度検出部において、加速度出力変動分を算出し、歩行判定部において、加速度出力変動分をあらかじめ定めた閾値と比較し、この閾値以上になった場合に、定常的な歩行状態であると判定する。

このとき、運動評価装置は、歩数計数部において、あらかじめ定めた周波数範囲（たとえば０．５〜１．５Ｈｚの間）に含まれる上ピークを順次抽出して、上ピークの発生回数をカウントすることで歩数５０２の計数を開始する。また、歩行状態を維持した後に、歩行判定部において、加速度出力変動分が閾値以下になった場合、歩行状態でないと判定し、歩数計数部において、歩数５０２の計数を完了する。

そして、運動評価装置は、運動評価区間抽出部において、計数した歩数が、あらかじめ定めた歩数閾値５０３（たとえば、２歩）以上になった時点から、歩数の計数を完了した時間より、あらかじめ定めた歩数（たとえば、２歩）を時間軸において過去方向に遡った時点までを算出して、この期間を運動評価区間４０４として切り出す。なお、この歩数閾値５０３や、歩数の計数を完了した時点から遡る歩数は、あらかじめ定めた値であるとして説明しているが、外部より任意に設定できるようにしてもよい。

このようにすることで、運動評価装置は、装着者が実際に歩行した歩数のうち、歩行開始直後の一定歩数（Ｐ１）および歩行完了直前の一定歩数（Ｐ２）の、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を運動評価区間から除去することができ、一定の条件に基づいた運動評価を行うことができるようになる。

また、運動評価区間を切り出すための基準として歩行速度を用いる場合の運動評価装置は、図２に示した運動評価装置１００のブロック図の構成と、歩行継続時間計測部２０５が歩行速度算出部に置換される点で異なり、この相違点に応じて、各部の機能も異なる。なお、図示した場合の相違は、歩行継続時間計測部２０５が歩行速度算出部に置換される点のみであるので、運動評価区間を切り出すための基準として歩行速度を用いる場合の運動評価装置のブロック図は省略する。

図７は、運動評価区間を切り出すための基準として歩行速度を用いる場合に、運動評価装置が運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。
まず、運動評価装置は、加速度検出部において、人体の動きに伴う加速度をあらかじめ決めた取得周波数（たとえば、１００Ｈｚ）により逐次検出する。図７では、図５および図６と同様の歩行状態の例を示しており、被験者は、５．２秒から１３．５秒まで歩行していることが示されている。また、同様に、運動評価装置は、加速度検出部において、加速度出力変動分を算出し、歩行判定部において、加速度出力変動分をあらかじめ定めた閾値と比較し、この閾値以上になった場合に、定常的な歩行状態であると判定する。

次に、運動評価装置は、歩行速度算出部において、以下の算出式を用いて順次、前後方向速度６０２を算出する。
（式１）
Ｖ＝Ｖｏ＋ａｔ
ここで、
Ｖ：前後方向速度(m/sec)
Ｖｏ：前回サンプリング時に算出した前後方向速度(m/sec)
ａ：前後方向加速度(m/sec~2)
ｔ：サンプリング間隔(sec)
とする。

このとき、運動評価装置は、運動評価区間抽出部において、算出した前後歩行速度６０２をあらかじめ定めた速度閾値６０３（たとえば、０．２m/sec）と比較して、前後歩行速度６０２がこの速度閾値６０３以上になった時から、速度閾値６０３以下になった時までを算出し、この期間を運動評価区間４０４として切り出す。なお、この速度閾値６０３は、あらかじめ定めた値であってもよいし、外部より任意に設定できる値であってもよい。

このようにすることで、運動評価装置は、装着者が歩行している時間のうち、歩行開始直後の加速段階（Ｓ１）と歩行完了直前の減速段階（Ｓ３）や、歩行中の小休止段階（Ｓ２）のように、装着者の運動機能とは無関係に大きくばらつきが生じると思われる区間を運動評価区間から除去することができ、定常的な一定の条件に基づいた運動評価を行うことが可能となる。

その後、運動評価装置１００は、このようにして切り出した運動評価区間の加速度データを蓄積部２０２から読み出して、歩行運動評価部２０７において、次のような運動評価を行なう。

例えば、測定した前後方向の加速度を周波数解析してパワースペクトルを求め、さらにそのピーク値を求める。求められたピーク値は装着者（被験者）の前進に伴う加速度の程度を示しているため、これに基づいて被験者の前進能力を評価することができる。

また、測定した左右方向の加速度を周波数解析してパワースペクトルを求め、さらにそのピーク値を求める。求められたピーク値は被験者の左右方向における重心の維持を示しているため、これに基づいて被験者の重心維持能力を評価することができる。

さらに、これらの評価結果は最新の計測値と前回計測値との比較を行ったり、術後の経過日数と対応付けたりして、被験者へ提示するのが好ましい。また、評価結果は、各個人の評価結果をそれぞれ経時的な変化で示してもよいし、性別、年齢などにより階層化したカテゴリーの中における平均値との比較結果として示してもよい。

また、運動評価装置１００は、出力インターフェースを介して、評価結果を液晶パネル１０２に表示出力したり、スピーカ１０４から音声出力したりしてもよい。このとき、運動評価装置１００は、歩行運動評価部２０７にあらかじめ定められた運動量の閾値を設定しておくのが好ましい。このようにすることで、装着者の運動量があらかじめ定められた運動量を超過している場合には、「運動量が多過ぎるので、控えめに。」という警告や、装着者の運動量が所定の運動量に満たない場合には、「運動量が足りないようです。もう少し頑張りましょう。」という警告を装着者に通知することができ、装着者に運動量の調整を促すことも可能となる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る運動評価システムについて説明する。

本実施の形態２に係る運動評価システムは、上記実施の形態１に係る運動評価装置が出力する運動評価の結果を効率的に管理するシステムである。
図８は、本実施の形態２に係る運動評価システムの運用図である。

この運動評価システムは、上記実施の形態１に係る運動評価装置１００と略同一の構成で、さらに、運動評価の結果を送信する送信部を備えた運動評価装置１００ａと、運動評価装置１００ａから運動評価の結果を受信する受信装置７０１と、受信装置とＬＡＮによって接続されたデータベースサーバ７０２およびＰＣ７０３とから構成される。

このように構成された運動評価システムにおいて、運動評価装置１００ａは、運動評価手段２０７により評価した結果を、運動評価を示す情報（運動評価情報）として、送信部から受信装置７０１に向けて送信する
受信装置７０１は、運動評価装置１００ａの送信部から送信される運動評価情報を受信する通信インターフェースを備えた装置であり、受信した運動評価情報を、ＬＡＮを経由してデータベースサーバ７０２に送る。

データベースサーバ７０２は、受信装置７０１が受信した運動評価情報を格納するハードディスク等の記録装置を備えたサーバであり、一定期間分の運動評価情報を記録し、また、装着者３１０が複数存在する場合には、装着者３１０別に運動評価情報を記録する。

ＰＣ７０３は、データベースサーバ７０２に記録されている運動評価情報を、ＬＡＮを経由して取得し、表示装置７０４を介して表示することによって、評価の解析者である医師等に運動評価の結果を提示する装置であり、パーソナルコンピュータ等で実現される。ここで、ＰＣ７０３は、キーボード等の入力装置７０５を備え、例えば、医師が、装着者３１０である患者の氏名、性別、手術日、手術後日数等を入力し、その装着者３１０の運動評価情報と共にデータベースサーバ７０２に記録しておくこともできる。

このように運動評価システムを構成することにより、例えば、遠隔地にいる医師は、装着者３１０の身体の状況を把握することができ、自宅療養をしている装着者３１０のリハビリテーションの進行状況を知ることが可能となる。また、患者の氏名、性別、手術日、手術後日数等と紐付けて運動評価の結果を把握および管理することもできる。

すなわち、医療スタッフに被験者の運動機能の回復を定量的に示すことで、機能回復の進捗状況を管理することができる。また、この通信回線を、ＬＡＮに限らずインターネット等のように、さらに広範囲に活用することで、在宅の患者と機能回復の程度に関する情報を共有することも可能となる。

なお、ＰＣ７０３を、装着者３１０と離れて暮らす家族や親類の所に設置するとしてもよく、このようにすることで、その家族や親類も運動評価の結果に基づいて遠隔地にいる装着者３１０の身体の具合を知ることができるようになる。

ここでは、運動評価装置１００ａから評価結果を送信する構成について説明したが、運動評価システムを、加速度を検出して送信する加速度検出装置と、加速度検出装置から加速度を受信して運動評価を行なう運動管理サーバとによって構成するとしてもよい。

図９は、加速度検出装置と運動管理サーバとから構成される運動評価システムの機能的な構成を示すブロック図である。
図９に示すように、この運動管理システム７００は、加速度検出部７１１および送信部７１２を備える加速度検出装置７１０と、受信部７２１、ユーザ判定部７２２、ユーザ情報ＤＢ７２３、および、上記実施の形態１に係る運動評価装置１００と略同一の構成要素を備える運動評価サーバ７２０とから構成される。

送信部７１２は、加速度検出部７１１から加速度データを取得し、取得した加速度データを運動管理サーバ７２０に送信する通信インターフェースである。この送信部７１２は、加速度データとともに、加速度検出装置７１０を識別するための識別子も運動管理サーバ７２０に送信する。

受信部７２１は、加速度検出装置７１０から送信される加速度データと上記の識別子を受信する通信インターフェースであり、受信した加速度データおよび識別子をユーザ判定部７２２に出力する。この受信部７２１は、複数の加速度検出装置７１０から加速度データおよび識別子を受信する。

ユーザ情報ＤＢ７２３は、ユーザ（装着者）の識別子であるユーザＩＤと、加速度検出装置７１０の識別子である装置ＩＤとを対応付けて記録するデータベースである。
ユーザ判定部７２２は、受信部７２１から取得した識別子（装置ＩＤ）に基づき、取得した加速度データがどのユーザのものであるかを判定するＣＰＵ等である。ユーザ判定部７２２は、ユーザ情報ＤＢ７２３を参照して、取得した加速度データがどのユーザに関する加速度データであるかを判定した後、ユーザＩＤ別に加速度データを蓄積部７２４に蓄積させていく。

以上のような構成とすれば、装着者の身体に装着される装置に、加速度データを蓄積するためのＲＡＭや運動評価を行なうＣＰＵ等を実装させずに済むので、装置の軽量化を図ることができ、装着者の身体的負担を軽減するという効果がもたらされる。

なお、ここでは、加速度検出装置７１０から加速度データとともに装置ＩＤを運動管理サーバ７２０に送信するとしているが、それぞれの加速度検出装置７１０は、装着者のユーザＩＤを保持しており、加速度データとユーザＩＤとを運動管理サーバ７２０に送信する構成としてもよい。
（実施の形態３）
さらに、本発明の実施の形態３に係るペット管理システムについて説明する。

本実施の形態３に係るペット管理システムは、上記実施の形態２で説明した運動評価装置１００ａをペットの動物に装着させて、ペットに異常状態が発生したことを飼い主に通知することができるシステムである。

図１０は、本実施の形態３に係るペット管理システムの運用図である。
このペット管理システム８００は、上記実施の形態２で説明した運動評価装置１００ａと、上記実施の形態２で説明した受信装置７０１と、公衆回線８０３を介して運動評価結果を送信可能なモデムを備えたＰＣ８０１と、ＰＣ８０１から運動評価結果を受信する携帯電話機８０２とから構成される。

運動評価装置１００ａは、例えば、ペットの犬の首輪に内蔵されており、ペットの歩行を逐次評価する。また、運動評価装置１００ａは、その評価結果を常に蓄積しておき、その評価結果の平均値と標準偏差とを常に保持している。

そして、運動評価装置１００ａは、もし評価結果が平均値よりかけ離れた値になると、ペットに異常が発生したと評価して、その評価結果（異常情報）を飼い主に通報する。その通報方式としては、図１０に示したように、運動評価装置１００ａは受信装置７０１に異常情報を送信し、受信装置７０１は、受信した異常情報をＰＣ８０１に渡す。そして、ＰＣ８０１から公衆回線８０３を使用して、飼い主の携帯電話機８０２へ異常情報を示すメールを送信する。この他にも、携帯電話８０２に異常情報を示す音声信号を送信することによって飼い主にペットの異常を通知するとしてもよい。このとき、携帯電話８０２の留守番電話機能を利用するとしてもよい。

このように、本実施の形態３に係るペット管理システムによれば、人間の目では判断できないような異常がペットの足に生じた場合にも、飼い主に知らせることができ、ペットが飼い主の目の届かない位置に居る場合でも、飼い主は直ぐにペットの所へ駆けつけることができる。

以上、本発明に係る運動評価装置について各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る運動評価装置は、病後の患者等の運動能力を評価する運動評価装置に適用可能であり、リハビリテーションシステム、スポーツトレーニング装置、リハビリテーション施設、高齢者住宅、獣医施設、ペットショップ等で利用することができ、大変有効に作用する。

本発明の実施の形態１に係る運動評価装置の外観を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る運動評価装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る運動評価装置の装着の様子を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る運動評価装置の動作手順を示すフローチャートである。 運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。 運動評価区間を切り出すための基準として歩数を用いる場合に、運動評価装置が運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。 運動評価区間を切り出すための基準として歩行速度を用いる場合に、運動評価装置が運動評価区間を切り出すまでの処理をグラフ化して示す図である。 本発明の実施の形態２に係る運動評価システムの運用図である。 加速度検出装置と運動管理サーバとから構成される運動評価システムの機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るペット管理システムの運用図である。

符号の説明

１００、１００ａ 運動評価装置
１０２ 液晶パネル
１０４ スピーカ
１０５ ＬＥＤランプ
１０６ 固定用バンド
２０１、７１１ 加速度検出部
２０２、７２４ 蓄積部
２０４、７２５ 歩行判定部
２０５、７２６ 歩行継続時間計時部
２０６、７２７ 運動評価区間抽出部
２０７、７２８ 歩行運動評価部
３０１、３０２ 回路基板
３０３、３０４ 加速度センサ
３０５ 左右方向感度軸
３０６ 前後方向感度軸
３０７ 上下方向感度軸
３１０ 装着者
４０１ 前後方向加速度
４０２ 歩行継続時間
４０３ 歩行時間閾値
４０４ 運動評価区間
５０２ 歩数
５０３ 歩数閾値
６０２ 前後方向速度
６０３ 速度閾値
７００ 運動評価システム
７０１ 受信装置
７０２ データベースサーバ
７０３、８０１ ＰＣ
７０４ 表示装置
７０５ 入力装置
７１２ 送信部
７２１ 受信部
７２２ ユーザ判定部
７２３ ユーザ情報ＤＢ
８００ ペット監視システム
８０２ 携帯電話機
８０３ 公衆回線

Claims (10)

1. 個体の運動能力の評価を行う運動評価装置であって、
   前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段により検出された加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段に蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定手段と、
   前記歩行判定手段が歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得手段と、
   前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出手段と、
   前記蓄積手段に蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価手段とを備える
   ことを特徴とする運動評価装置。
2. 前記歩行情報取得手段は、前記歩行の継続時間を計時する歩行継続時間計時部を備え、
   前記運動評価区間抽出手段は、前記計時された歩行継続時間が所定値以上になった時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、前記運動評価区間とする
   ことを特徴とする請求項１記載の運動評価装置。
3. 前記歩行情報取得手段は、前記歩行における歩数を計測する歩数計測部を備え、
   前記運動評価区間抽出手段は、前記計測された歩数が所定値以上になった時点から、前記歩行の終了時点より所定の歩数分遡った時点までの期間を、前記運動評価区間とする
   ことを特徴とする請求項１記載の運動評価装置。
4. 前記歩行情報取得手段は、前記歩行における歩行速度を算出する歩行速度算出部を備え、
   前記運動評価区間抽出手段は、前記算出された歩行速度が所定値以上になった時点から、前記歩行速度が所定値以下になった時までの期間を、前記運動評価区間とする
   ことを特徴とする請求項１記載の運動評価装置。
5. 前記運動評価装置は、さらに、
   前記運動評価手段の評価結果を通知する通知手段を備える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動評価装置。
6. 個体の運動能力の評価を行う運動評価システムであって、
   前記運動評価システムは、前記個体の運動能力を評価する運動評価装置と、前記運動評価装置とネットワークを介して接続された評価結果提示装置とから構成され、
   前記運動評価装置は、
   前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記検出された加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段に蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定手段と、
   前記歩行判定手段が歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得手段と、
   前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出手段と、
   前記蓄積手段に蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価手段と、
   前記運動評価手段の評価結果を前記評価結果提示装置に送信する送信手段とを備え、
   前記評価結果提示装置は、
   前記運動評価装置から前記評価結果を受信する受信手段と、
   前記受信した評価結果を表示する表示手段とを備える
   ことを特徴とする運動評価システム。
7. 個体の運動能力の評価を行う運動評価システムであって、
   前記運動評価システムは、前記個体に装着される加速度検出装置と、前記加速度検出装置とネットワークを介して接続され前記個体の運動能力を評価する運動評価装置とから構成され、
   前記加速度検出装置は、
   前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記検出された加速度を加速度データとして前記運動評価装置に順次送信する送信手段とを備え、
   前記運動評価装置は、
   前記加速度検出装置から前記加速度データを受信する受信手段と、
   前記受信した加速度データを逐次蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積手段に蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定手段と、
   前記歩行判定手段が歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得手段と、
   前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出手段と、
   前記蓄積手段に蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価手段と、
   前記運動評価手段の評価結果を表示する表示手段とを備える
   ことを特徴とする運動評価システム。
8. 前記送信手段は、前記加速度データとともに前記加速度検出装置を識別するための装置ＩＤを前記運動評価装置に送信し、
   前記運動評価装置は、さらに、
   受信した装置ＩＤに基づいて前記個体を特定するユーザ判定手段を備え、
   前記蓄積手段は、前記特定された個体別で前記受信した加速度データを逐次蓄積する
   ことを特徴とする請求項７記載の運動評価システム。
9. 個体の運動能力の評価を行う運動評価方法であって、
   前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出ステップと、
   前記加速度検出ステップにおいて、検出された加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積ステップと、
   前記蓄積ステップにおいて蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定ステップと、
   前記歩行判定ステップにおいて歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得ステップと、
   前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出ステップと、
   前記蓄積ステップにおいて蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価ステップとを含む
   ことを特徴とする運動評価方法。
10. 個体の運動能力の評価を行う運動評価装置のためのプログラムであって、
    前記個体の行動に伴う加速度を検出する加速度検出ステップと、
    前記加速度検出ステップにおいて、検出された加速度を加速度データとして逐次蓄積する蓄積ステップと、
    前記蓄積ステップにおいて蓄積された加速度データに基づいて、前記個体の行動が歩行であるか否かを判定する歩行判定ステップと、
    前記歩行判定ステップにおいて歩行であると判定した場合に、歩行の開始から終了まで前記歩行に関する情報を取得する歩行情報取得ステップと、
    前記取得された歩行に関する情報に基づいて、前記歩行の開始時点より所定時間経過した時点から、前記歩行の終了時点より所定時間遡った時点までの期間を、運動評価の対象となる運動評価区間とする運動評価区間抽出ステップと、
    前記蓄積ステップにおいて蓄積されている加速度データのうち、前記運動評価区間とされた期間に含まれる加速度データを用いて前記個体の運動を評価する運動評価ステップとをコンピュータに実行させる
    ことを特徴とするプログラム。

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