JP2003076259A

JP2003076259A - 心臓負担評価装置

Info

Publication number: JP2003076259A
Application number: JP2001272039A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hotehama; 勝保手浜; Toshikazu Takemori; 利和竹森
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP4870884B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせ
てコンピュータマネキンの対象物に対する動作を定義し
て、行為コマンドで特定されるコンピュータマネキンの
動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成シ
ステムに対して、人体の動作に対する心臓負担評価を客
観的且つ簡易に行える心臓負担評価装置を提供する。【解決手段】行為コマンドで特定される各動作の動作
時間情報を算出する動作時間算出手段２と、行為コマン
ドで特定される各動作の運動強度指標を導出する運動強
度特定手段３と、動作時間算出手段２で算出された動作
時間情報と運動強度特定手段３で特定された運動強度指
標を少なくとも入力データとして受け付け、行為コマン
ドで特定される動作に伴う血圧及び心拍数の少なくとも
何れか一方を時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モ
デル６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体の動作に対す
る心臓負担評価をコンピュータ処理によって行う心臓負
担評価装置に関し、より詳細には、コンピュータのソフ
トウェア処理によって、人の作業動作を簡易な操作及び
形式で記述した入力データに基づいて、人間の形態等の
特性を模擬したコンピュータ上の仮想人間であるコンピ
ュータマネキンにその作業動作を模擬させるべく、その
作業動作を複数の行為に分解して、各行為の動作を所定
の合成アルゴリズムによって合成して、つまり、コンピ
ュータマネキンの行動を生成し、コンピュータ画面上の
仮想空間内に可視化するための行動生成システムにおい
て、コンピュータマネキンの模擬動作に対する心臓負担
評価を行う心臓負担評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンピュータマネキンの行動生成
システムでは、所定の空間配置や動作の対象となる対象
物に対してコンピュータマネキンの取る目標姿勢を予め
マウス等のコンピュータの入力装置を用いてコンピュー
タ画面上で作成しておき、各目標姿勢間の動作を、例え
ばインバースキネマティクス等の動作合成アルゴリズム
で生成し、別途入力した動作時間でコンピュータマネキ
ンをコンピュータ画面上の仮想空間内で動作させるべく
可視化（アニメーション）を行うという手順が取られて
いた。

【０００３】更に、マウス等で目標姿勢を作成する代わ
りに、動作の対象物の名称、位置座標、操作の種類等を
指定して、その対象物に対する動作をコマンド入力する
ことで、その対象物に対する動作が、所定の合成アルゴ
リズムで自動的に生成されるようにした行動生成システ
ムも開発されている。例えば、石井等の「アフォーダン
ス概念に基づく人体モーション合成システムの開発」
（ヒューマンインターフェース学会研究報告集Ｖｏ
ｌ．２Ｎｏ．３第７３頁〜第７８頁）に開示されて
いるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の行動生成システムでは、コンピュータマネキンをコ
ンピュータ画面上の仮想空間内で動作させる可視化は実
現されているが、かかる動作に対する生理的負担（血圧
変動・心拍変動等）の評価まで行えるものはなかった。
従って、行動生成システムを用いてコンピュータマネキ
ンに特定作業動作を行わせたとしても、可視化された画
面からは、コンピュータマネキンの模擬する例えば急激
な心臓の上下移動や激しい運動を伴う作業動作に対する
危険性の評価や予測ができず、工場や住宅等の空間設計
時の行動シミュレーションにおいて人体の生理的負担を
考慮した総合的な評価に行動生成システムを使用するの
に問題があった。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記問題点を解消すべく、複
数種の行為コマンドを時系列で組み合わせてコンピュー
タマネキンの対象物に対する動作を定義して、行為コマ
ンドで特定されるコンピュータマネキンの動作をコンピ
ュータ仮想空間上で可視化する行動生成システムに対し
て、人体の動作に対する心臓負担評価を客観的且つ簡易
に行える心臓負担評価装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る心臓負担評価装置の第一の特徴構成は、
特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、人体の
動作に対する心臓負担評価をコンピュータ処理によって
行う心臓負担評価装置であって、前記人体の動作を複数
種の行為コマンドを時系列で組み合わせてコンピュータ
マネキンの対象物に対する一連の動作によって定義し
て、前記行為コマンドで特定される前記コンピュータマ
ネキンの前記動作をコンピュータ仮想空間上で可視化す
る行動生成システムに対して、前記行為コマンドで特定
される各動作の動作時間情報を算出する動作時間算出手
段と、前記行為コマンドで特定される各動作の運動強度
指標を導出する運動強度特定手段と、前記動作時間算出
手段で算出された前記動作時間情報と、前記運動強度特
定手段で特定された運動強度指標を少なくとも入力デー
タとして受け付け、前記行為コマンドで特定される動作
に伴う血圧及び心拍数の少なくとも何れか一方を時系列
に沿って算出可能な心臓循環器系モデルとを備えてなる
点にある。

【０００７】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加え
て、前記行為コマンドで特定される各動作に対して、血
液循環作用に与える影響が相異なる複数の運動タイプの
内の少なくとも一つを割り当てる運動タイプ特定手段を
備え、前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前
記運動タイプを受け付ける点にある。

【０００８】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加え
て、前記複数の運動タイプが、等尺性収縮運動、等張性
収縮運動、及び、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下
移動運動の少なくと３タイプを備えてなる点にある。

【０００９】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第一、第二及び第三の
特徴構成に加えて、前記心臓循環器系モデルが、入力デ
ータとして前記コンピュータマネキンの模擬対象となる
人体の血液循環作用に影響を与える個人特性情報を受け
付ける点にある。

【００１０】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した如く、人体の動作に対する心臓負
担評価をコンピュータ処理によって行う心臓負担評価装
置であって、前記動作の運動強度指標の時系列データ
と、等尺性収縮運動と等張性収縮運動を含む前記動作の
運動タイプの時系列データと、血液循環作用に影響を与
える個人特性情報とを入力データとして受け付け、前記
動作に伴う血圧及び心拍数を時系列に沿って算出可能な
心臓循環器系モデルを備えてなり、前記心臓循環器系モ
デルが、前記運動強度指標から基準血圧を時系列に沿っ
て算出する基準血圧算出手段と、血圧を時系列に沿って
算出する血圧算出手段と、心拍数を時系列に沿って算出
する心拍数算出手段とを有し、前記心拍数算出手段が、
１時間単位前の前記血圧算出手段が算出した血圧と前記
基準血圧の差分に基づいて心拍数を算出し、前記血圧算
出手段が、前記運動タイプと前記個人特性情報に応じて
変化する１回の心拍に伴う血液拍出量と血管抵抗、及
び、前記心拍数算出手段が算出した心拍数に基づいて血
圧を算出する点にある。

【００１１】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した如く、上記第五の特徴構成に加え
て、前記心臓循環器系モデルが、心臓位置の急激な上下
移動を伴う上下移動運動を含む前記動作の運動タイプの
時系列データを入力データとして受け付け、前記上下移
動運動に伴う血圧変動を時系列に沿って算出する血圧変
動算出手段を備え、前記血圧算出手段が算出した血圧に
対し、前記血圧変動算出手段が算出した血圧変動を付加
する点にある。

【００１２】同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項７に記載した如く、上記第五または第六の特徴
構成に加えて、前記動作の運動強度指標から求まる必要
酸素摂取量に対する不足酸素量を補うための心拍数補正
量を、前記心拍数算出手段が算出した心拍数に基づいて
一定時間遅れで算出する化学受容器モデルを備え、前記
心拍数算出手段が前記心拍数の算出に前記心拍数補正量
を付加する点にある。

【００１３】同第八の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項８に記載した如く、上記第五、第六または第七
の特徴構成に加えて、前記人体の動作を複数種の行為コ
マンドを時系列で組み合わせてコンピュータマネキンの
対象物に対する一連の動作によって定義して、前記行為
コマンドで特定される前記コンピュータマネキンの前記
動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成シ
ステムに対して、前記行為コマンドで特定される各動作
の動作時間情報を算出する動作時間算出手段と、前記行
為コマンドで特定される各動作の運動強度指標を導出す
る運動強度特定手段と、前記行為コマンドで特定される
各動作に対して、血液循環作用に与える影響が相異なる
複数の運動タイプの内の少なくとも一つを割り当てる運
動タイプ特定手段とを備え、前記心臓循環器系モデル
が、前記動作時間算出手段で算出された前記動作時間情
報、前記運動強度特定手段で特定された運動強度指標、
前記運動タイプ、及び、前記コンピュータマネキンの模
擬対象となる人体の血液循環作用に影響を与える個人特
性情報を少なくとも入力データとして受け付け、前記行
為コマンドで特定される動作に伴う血圧及び心拍数の少
なくとも何れか一方の時系列に沿って算出する点にあ
る。

【００１４】本発明に係る心臓負担評価プログラムの特
徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項９に記載した如
く、人体の動作に対する心臓負担評価を所定のコンピュ
ータ上で実行するための心臓負担評価プログラムであっ
て、上記第一乃至第八の特徴構成の何れか一つを備えた
前記臓負担評価装置における前記各手段及び前記各モデ
ルの機能を前記コンピュータ上で実現するためのプログ
ラムステップを含む点にある。

【００１５】この目的を達成するための本発明に係るコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体の特徴構成は、特許
請求の範囲の欄の請求項１０に記載した如く、上記特徴
構成を備えたコンピュータマネキンの心臓負担評価プロ
グラムを記録した点にある。

【００１６】以下に上記特徴構成の作用並びに効果を説
明する。本発明に係る心臓負担評価装置の第一の特徴構
成によれば、動作時間算出手段によってコンピュータマ
ネキンの一連の動作を定義する行為コマンドの時系列デ
ータの各行為コマンドに対応した各動作の動作時間情報
（動作時間や動作速度）が、人手で入力せずとも一定の
算出基準に則って客観的且つ自動的に算出され、運動強
度特定手段によって各行為コマンドで対応した各動作の
運動強度指標が導出され、これら動作時間情報と運動強
度指標が心臓循環器系モデルの入力データとして受け付
けられることから、心臓循環器系モデルは運動強度指標
の時系列データ、つまり、運動強度指標の時間的変化を
得ることができ、当該運動強度指標の時間的変化に基づ
いて血圧及び心拍数の少なくとも何れか一方を時系列に
沿って算出することができる。ここで、運動強度指標
は、ＲＭＲ（ＲｅｌａｔｉｖｅＭｅｔａｂｏｌｉｃＲ
ａｔｅ、エネルギ代謝率）やＭＥＴＳ（Ｍｅｔａｂｏｌ
ｉｃＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ、代謝当量）等の運動強度
を表す指標であり、ＲＭＲやＭＥＴＳは運動に伴う酸素
摂取量の変化によって表すことができる。従って、本願
発明者は適当な心臓循環器系モデルを設定することで、
運動強度指標の時系列データに基づいて血圧及び心拍数
の時系列に沿った計算が可能と判断し、時系列で組み合
わされる各行為コマンドに対して動作時間情報と運動強
度指標を求めれば運動強度指標の時系列データが得られ
るので、これらを心臓循環器系モデルに入力することで
行動生成システムに対してコンピュータマネキンの動作
に伴う心臓負担評価が実行できる構成としたものであ
る。以上の結果、コンピュータマネキンを用いた空間設
計時の行動シミュレーションにおいて、寸法適合性や関
節トルク評価等に加えて、高齢者の負担評価等に重要な
血圧・心拍の変動も予測可能となる。これにより、例え
ば立ち眩み等の危険予知が可能となり、人間と空間の適
合性評価の精度が向上する。

【００１７】同第二の特徴構成によれば、行為コマンド
で特定される各動作に対して、血液循環作用に与える影
響が異なる運動タイプの別を考慮したより精度の高い心
臓負担評価が実行できる。また、運動タイプの別を考慮
する場合に、運動タイプ別に心臓循環器系モデルを準備
する必要が無い。従って、運動タイプの異なる行為コマ
ンドの組み合わせで規定される一連の動作に対して、か
かる運動タイプの違いを反映した高精度の心臓負担評価
が実行できる。

【００１８】同第三の特徴構成によれば、心臓循環器系
モデルの実行する処理において、等尺性収縮運動と等張
性収縮運動の血管抵抗に対する作用の違いを考慮するこ
とができ、更に、等張性収縮運動を含む動作であって
も、一部に心臓位置の急激な上下移動を伴う場合は、等
尺性収縮運動と等張性収縮運動とは異なるメカニズムで
血液循環作用に影響を与えることを考慮することがで
き、運動タイプの異なる行為コマンドの組み合わせで規
定される一連の動作に対して、かかる運動タイプの違い
を反映した高精度の心臓負担評価が実行できる。

【００１９】同第四の特徴構成によれば、血液循環作用
に影響を与える個人特性情報を考慮したより精度の高い
心臓負担評価が実行できる。また、個人特性情報を考慮
する場合に、例えば、年齢や性別等の個人属性毎に異な
る心臓循環器系モデルを準備する必要が無く、例えば、
幅広い年齢層の人間の行動シミュレーションに応用でき
る。

【００２０】同第五の特徴構成によれば、心臓循環器系
モデルの基準血圧算出手段が入力された運動強度指標の
時系列データに基づいて基準血圧を時系列に沿って算出
することにより運動強度指標の時間的変化に追従して変
化する基準血圧が求まり、心臓循環器系モデルの心拍数
算出手段が、１時間単位前の血圧算出手段が算出した血
圧とこの基準血圧の差分に基づいて心拍数を算出するこ
とにより当該差分を小さくする方向に働く人体の神経応
答系及び血圧と心拍数間のフィードバックループ系を適
切にモデル化して運動強度指標及び血圧の時間的変化に
追従して変化する心拍数を高精度に算出でき、心臓循環
器系モデルの血圧算出手段が運動タイプと前記個人特性
情報に応じて変化する１回の心拍に伴う血液拍出量と血
管抵抗、及び、心拍数算出手段が算出した心拍数に基づ
いて血圧を算出することにより、等尺性収縮運動と等張
性収縮運動の違い及び個人特性を反映した運動強度指標
及び心拍数の時間的変化に追従して変化する血圧を高精
度に算出できる。この結果、動作の運動強度指標の時系
列データと、等尺性収縮運動と等張性収縮運動を含む動
作の運動タイプの時系列データと、血液循環作用に影響
を与える個人特性情報とを入力データとして受け付け、
血圧及び心拍数の時間的変化で表される心臓負担評価が
高精度に行うことができる。

【００２１】更に、運動強度指標及び運動タイプの時系
列データを入力データとして取り扱うことができるた
め、行動生成システムが生成する行為コマンドの時系列
データから、これら入力データを抽出することで、コン
ピュータマネキンの動作に対して心臓負担評価を実行す
ることが可能となる。

【００２２】同第六の特徴構成によれば、立ち上がり時
やしゃがみ時等の心臓位置の急激な上下移動を伴う上下
移動運動時の血圧変動を考慮した高精度の心臓負担評価
が可能となる。より詳細には、立ち上がりやしゃがむ動
作は膝関節が動いて筋肉の収縮を伴うため、等張性収縮
運動と見なせば筋ポンプ作用により血液が流れ易くなり
血管抵抗が下がって血圧が低下する傾向にあるが、実際
は、心臓位置の急激な上下移動を伴うために血管がバッ
ファタンクの役割を果たし血圧・心拍数が逆に上昇する
傾向にあるという等尺性収縮運動と等張性収縮運動とは
異なるメカニズムで血液循環作用に影響を考慮すること
ができる。

【００２３】同第七の特徴構成によれば、化学受容器モ
デルが運動強度指標から求まる必要酸素摂取量に対する
不足酸素量を補うように心拍数補正量を算出することに
より、酸素摂取量の過不足を考慮した長期的な血圧と心
拍数間のフィードバックループ系を適切にモデル化して
血圧及び心拍数の時間的変化を高精度に算出することが
できる。

【００２４】同第八の特徴構成によれば、動作時間算出
手段によってコンピュータマネキンの一連の動作を定義
する行為コマンドの時系列データの各行為コマンドに対
応した各動作の動作時間情報（動作時間や動作速度）
が、人手で入力せずとも一定の算出基準に則って客観的
且つ自動的に算出され、運動強度特定手段によって各行
為コマンドで対応した各動作の運動強度指標が導出さ
れ、運動タイプ特定手段によって行為コマンドで特定さ
れる各動作に対して運動タイプが割り当てられ、これら
動作時間情報、運動強度指標及び運動タイプ、更に、個
人特性情報が上記第五乃至第七の特徴構成を備えた心臓
循環器系モデルの入力データとして受け付けられること
から、行動生成システムに対してコンピュータマネキン
の動作に伴う心臓負担評価を上記第五乃至第七の特徴構
成の作用効果を発揮して高精度に実行できるようにな
る。

【００２５】本発明に係る心臓負担評価プログラムの特
徴構成によれば、その心臓負担評価プログラムを所定の
コンピュータにインストールすることで、上記第一乃至
第八の特徴構成の心臓負担評価装置を当該コンピュータ
上で実現することができる。

【００２６】更に、本発明に係るコンピュータ読み取り
可能な記録媒体の特徴構成によれば、上記特徴構成の心
臓負担評価プログラムが所定のコンピュータが読み取り
可能な状態で記録されているので、当該コンピュータに
そのプログラムをインストール可能であり、上記第一乃
至第八の特徴構成の心臓負担評価装置を当該コンピュー
タ上で実現することができる。また、本発明に係るコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体が直接当該コンピュー
タからアクセス可能である場合は、そのまま上記特徴構
成の心臓負担評価プログラムが実行可能であり、同様に
上記第一乃至第八の特徴構成の心臓負担評価装置を当該
コンピュータ上で実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る心臓負担評価装置
（以下、適宜「本発明装置」という。）の実施の形態
を、図面に基づいて説明する。

【００２８】本発明装置１は、コンピュータ処理によっ
て、人の作業動作を簡易な操作及び形式で記述した入力
データに基づいて、コンピュータマネキンにその作業動
作を模擬させるべく、コンピュータマネキンの対象物に
対する動作を複数種の行為コマンドを時系列で組み合わ
せて定義して、前記行為コマンドで特定される前記コン
ピュータマネキンの動作を所定の合成アルゴリズムによ
って合成して、つまり、コンピュータマネキンの行動を
生成し、コンピュータ画面上の仮想空間内に可視化する
ための行動生成システム１０において、各行為コマンド
で特定される動作に対して血圧及び心拍数の時間的変化
を算出することにより当該動作の心臓負担を評価する心
臓負担評価装置である。

【００２９】本発明装置１は、図１に示すように、動作
時間算出手段２、運動強度特定手段３、運動タイプ特定
手段４、個人特性入力手段５、及び、心臓循環器系モデ
ル６を備えて構成される。より具体的には、本発明装置
１は、行動生成システム１０を構成するコンピュータ、
或いは、別のコンピュータ上で、当該コンピュータのコ
ンピュータシステムのハードウェア資源を利用しながら
本発明に係る心臓負担評価プログラム（以下、「本発明
プログラム」という。）を実行することにより、動作時
間算出手段２、運動強度特定手段３、運動タイプ特定手
段４、及び、心臓循環器系モデル６を実現する。

【００３０】動作時間算出手段２は、行動生成システム
１０から出力される行為コマンドの時系列データから各
行為コマンドで特定される動作に要する動作時間や動作
速度等の動作時間情報を時系列に沿って算出する。動作
時間算出手段２は、図２に示すように、入力部１１、デ
フォルト値設定部１２、ＰＴＳ適用部１３、動作時間情
報導出部１４、及び、動作時間情報変更部１５を備えて
構成される。更に、ＰＴＳ適用部１３はＭＯＤ値導出部
１６を備え、ＭＯＤ値導出部１６は移動動作判定部１７
と歩数計算部１８を備える。より具体的には、動作時間
算出手段２は、本発明装置１を構成するコンピュータ上
で、当該コンピュータのコンピュータシステムのハード
ウェア資源を利用しながら本発明プログラムの動作時間
算出手段２に係る動作時間算出ステップを実行すること
により、入力部１１、デフォルト値設定部１２、ＰＴＳ
適用部１３、動作時間情報導出部１４、及び、動作時間
情報変更部１５を実現する。

【００３１】入力部１１は、所定の作業を記述した行為
コマンドの時系列データと、その時系列データで特定さ
れる動作における動作時間情報と無関係に決定されるコ
ンピュータマネキンの所定人体部位の変位情報を、行動
生成システム１０から入力する。具体的には、入力部１
１は、図３に示す本発明プログラムの動作時間算出ステ
ップに含まれる第１入力ステップと第２入力ステップを
夫々前記コンピュータ上で実行することにより実現され
る。ここで、第１入力ステップは行動生成システム１０
から行為コマンドの時系列データを入力し、前記コンピ
ュータシステムの記憶装置に格納する処理を実行し、第
２入力ステップは、行動生成システム１０から、その時
系列データで特定される動作における動作時間情報と無
関係に決定されるコンピュータマネキンの所定人体部位
の変位情報を入力し、前記コンピュータシステムの記憶
装置に格納する処理を実行する。

【００３２】尚、所定人体部位とは、頭、首、肩、背
中、腰、重心位置、手足の各関節等の各部位である。ま
た、それらの変位情報とは、高さ、移動距離、回転角等
の情報であり、変位には、基準位置や基準姿勢からの変
位と、特定動作の前後での変位が有り得る。

【００３３】行為コマンドの種類及び機能は、対象とな
る行動生成システム１０により異なるが、本実施形態で
は、「Ｒｅａｃｈ」、「握る」、「移動」、「離す」、
「姿勢」、「見る」、「引く」、「置く」、「点火」と
いう九つの行為コマンドを用いて一連の作業を記述す
る。

【００３４】次に、各行為コマンドの動作内容について
簡単に説明する。「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、コンピュ
ータマネキンの所定人体部位を対象物に向けて移動させ
る行為で、本実施形態では所定人体部位である「手」を
対象物に届くように伸ばす等の移動させる行為を実行す
る。また、「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、コンピュータマ
ネキンの特性と対象物の特性との間の関係によって行為
の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、条
件によって、把持物を持ち替える等の準備動作、歩行動
作、体を捻る・しゃがむ等の姿勢変更を伴う場合があ
る。「握る」コマンドは、「Ｒｅａｃｈ」コマンドで対
象物に届いた手で対象物を把持する行為を実行する。
「移動」コマンドは、「握る」コマンドで把持した対象
物を移動する行為を実行する。「離す」コマンドは、
「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が
把持した対象物を解放する行為を実行する。「姿勢」コ
マンドは、コンピュータマネキンの姿勢を変更する行為
を実行する。具体的には、登録されている姿勢に変更す
ることにより実行する。「見る」コマンドは、コンピュ
ータマネキンの正面方向と見る対象物との位置関係に応
じてコンピュータマネキンの頭部を回転させながら対象
物に視線を合わせる行為を実行する。「引く」コマンド
は、「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの
手が把持した対象物を体に引き寄せる行為を実行する。
「置く」コマンドは、「握る」コマンドによってコンピ
ュータマネキンの手が把持した対象物を指定された位置
まで移動させて置く行為を実行する。また、「置く」コ
マンドは、「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様に、コンピュ
ータマネキンの特性と指定位置との間の関係によって行
為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、
条件によって、準備動作、歩行動作、姿勢変更を伴う場
合がある。「点火」コマンドは、家事作業を模擬する場
合に特有のコマンドで、コンロを点火する行為を実行す
る。「点火」コマンドは、コンピュータマネキンの特性
と対象物（点火スイッチ）の位置との間の関係によって
行為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであ
り、条件によって姿勢変更を伴う場合がある。

【００３５】デフォルト値設定部１２は、図３に示す動
作時間算出ステップに含まれるデフォルト値設定ステッ
プを前記コンピュータ上で実行することにより実現され
る。デフォルト値設定ステップにおいて、第１入力ステ
ップで入力部１１に入力した行為コマンドの時系列デー
タの動作時間情報に、所定のデフォルト値が設定され
る。尚、デフォルト値設定部１２は、行動生成システム
１０側の一機能として設けても構わない。また、行動生
成システム１０がデフォルト値設定機能を予め具備して
いる場合は、動作時間算出ステップ２側に別途同機能を
設ける必要はない。かかる場合は、デフォルト値設定ス
テップは、本発明プログラムの実行前に処理されても構
わない。

【００３６】行動生成システム１０側では、動作時間情
報にデフォルト値が設定されると、そのデフォルト状態
の時系列データに基づいて所定の合成アルゴリズムによ
ってコンピュータマネキンの動作を合成し、その合成さ
れた動作からコンピュータマネキンの所定人体部位の変
位情報を抽出し、第２入力ステップにおいて、抽出され
た変位情報が入力部１１に入力する。

【００３７】本実施形態では、行動生成システム１０側
に本発明装置１に必要な変位情報を抽出する機能が一般
的な機能として具備されている場合を想定しているが、
行動生成システム１０側に当該変位情報抽出機能がない
場合は、行動生成システム１０の外部に、例えば、動作
時間算出手段２内に設けても構わない。この点について
は、別実施形態において詳述する。

【００３８】ＰＴＳ適用部１３は、図３に示す動作時間
算出ステップに含まれるＰＴＳ適用ステップを前記コン
ピュータ上で実行することにより実現される。ＰＴＳ適
用ステップにおいて、入力部１１に入力された時系列デ
ータと変位情報に基づいて、時系列データ中の各行為コ
マンドにＰＴＳ法で規定された要素動作を割り付ける。
本実施形態では、ＰＴＳ法としてＭＯＤＡＰＴＳ法を用
いる。要素動作を割り付けるにあたり、行為コマンド毎
に特定されるＭＯＤＡＰＴＳ法で規定される要素動作の
種別を決定し、その各要素動作の所要時間値に相当する
ＭＯＤ値を決定する。

【００３９】ここで、ＰＴＳとは、Ｐｒｅｄｅｔｅｒｍ
ｉｎｅｄＴｉｍｅＳｔａｎｄａｒｄの略称であり、
人間の行う一連の作業をＰＴＳ法で規定される要素動作
の組み合わせで構成し、予めＰＴＳ法で定められた時間
標準の値を用いて各要素動作の時間値を定め、これを集
計することによって一連の作業に要する時間を客観的に
求める手法の総称である。ＰＴＳ法としては、要素動作
の種類や個数、各要素動作の時間値の時間決定因子や時
間標準の違いによって、種々のものが提案されており、
代表的なものとして、ＭＯＤＡＰＴＳ法、ＭＴＭ−ＩＩ
法、ＭＳＤ法、ＭＴＡ法、ＢＭＴ法、ＭＴＭ法、ＷＦ法
等がある。

【００４０】また、ＭＯＤＡＰＴＳ法とは、Ｍｏｄｕｌ
ａｒＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＰｒｅｄｅｔｅ
ｒｍｉｎｅｄＴｉｍｅＳｔａｎｄａｒｄｓを基礎と
して開発されたＰＴＳ法で、オーストラリアのＰＴＳ協
会が、アメリカの工業会で発達した作業動作時間測定法
であるＭＴＭ（ＭｅｔｈｏｄｓＴｉｍｅＭｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ）を改良して作り上げた極めて簡便な評価
法である。

【００４１】尚、ＭＯＤＡＰＴＳ法で規定された要素動
作は、指、手、腕の移動動作と、移動動作の終わりにな
される指、手、腕の終局動作と、移動動作と終局動作の
何れにも含まれない補助動作の三つに分類される。移動
動作はＭｘで表され、ｘＭＯＤの移動動作を行う。ｘは
ＭＯＤ値で要素動作の所要時間値を表し、ＭＯＤは人間
の動作の最小単位を意味しており、１ＭＯＤは０．１２
９秒の動作時間に相当する。尚、Ｍは「Ｍｏｖｅ」の略
称である。また、終局動作は、対象物に手を伸ばした
後、それを掴む動作Ｇｘと、対象物を移動させた後、そ
れを目的の場所に置く動作Ｐｘの２種類があり、ｘはＭ
ＯＤ値である。Ｇは「Ｇｅｔ」の略称、Ｐは「Ｐｕｔ」
の略称である。Ｇｘ、ＰｘはｘＭＯＤの終局動作を行う
が、Ｇｘの場合、掴みの難易度に応じてＧ０、Ｇ１また
はＧ３となり、Ｐｘの場合、置く際の難易度に応じてＰ
０、Ｐ２またはＰ５となる。

【００４２】補助動作は、Ｌ１、Ｅ２、Ｒ２、Ｄ３、Ｆ
３、Ａ４、Ｃ４、Ｗ５、Ｂ１７、Ｓ３０の１０種類があ
る。尚、各数字はＭＯＤ値であり、各補助動作を行うと
きの所要時間値に相当する。Ｌ１は移動動作に対する重
量補正で、重量物を移動する場合に、片手の実際にかか
る重量が２〜６ｋｇまでの場合にはＬ１で置く動作Ｐｘ
の補正を行う。つまり、所要時間値として１ＭＯＤが加
算される。また、重量が６ｋｇを超える場合は、４ｋｇ
毎に１ＭＯＤを加算する。Ｌは「ＬｏａｄＦａｃｔｏ
ｒ」の略称である。Ｅ２は視線移動と焦点合わせ動作で
ある。Ｅは「ＥｙｅＵｓｅ」の略称である。Ｒ２は物
の掴み直し動作である。Ｒは「Ｒｅｇｒａｓｐ」の略称
である。Ｄ３は瞬間的判断とそれに伴う指の動作であ
る。Ｄは「ＤｅｃｉｄｅａｎｄＲｅａｃｔ」の略称
である。Ｆ３は足首の動作で、踵を床につけたままでの
１回のペダル操作である。Ｆは「ＦｏｏｔＡｃｔｉｏ
ｎ」の略称である。Ａ４は指や手での加圧操作である。
Ａは「ＡｐｐｌｙＰｒｅｓｓｕｒｅ」の略称である。
Ｃ４は手または腕の１回転のクランク動作である。Ｃは
「Ｃｒａｎｋ」の略称である。Ｗ５は１歩当りの歩行動
作である。Ｗは「Ｗａｌｋ」の略称である。Ｂ１７は立
ち姿勢から体を屈めて元の姿勢に戻る、或いは、屈んだ
姿勢から立ち上がって元の姿勢に戻る動作。Ｂは「Ｂｅ
ｎｄａｎｄＡｒｉｓｅ」の略称である。Ｓ３０は立ち
姿勢から椅子に座って再び立つ、或いは、椅子に座った
姿勢から立ち上がって再び座る動作である。Ｓは「Ｓｔ
ａｎｄＡｒｉｓｅ」の略称である。

【００４３】このように、ＭＯＤＡＰＴＳ法が極めて簡
易なＰＴＳ法であり、要素動作及びその時間値の規定数
が他のＰＴＳ法に比べて少なく、且つ、時間決定基準が
簡単であるので、行為コマンドや変位情報から各要素動
作の所要時間値を決定するルールが簡単化でき、また、
必要な変位情報も簡単化できるため、ＰＴＳ適用部１３
や入力部１１の構成を簡単化できる。

【００４４】次に、ＰＴＳ適用部１３の具体的な動作、
つまりＰＴＳ適用ステップについて説明する。ＰＴＳ適
用部１３は、入力部１１に入力された時系列データの各
行為コマンドに対して、各別にＭＯＤＡＰＴＳ法の要素
動作を割り付ける。行為コマンド毎に割り付けられる要
素動作の候補は予め決まっていて、その選択とＭＯＤ値
を行為コマンドの詳細データとその行為コマンドに対応
する動作に係る変位情報から求める。ＭＯＤ値はＭＯＤ
値導出部１６が決めるが、ＭＯＤ値そのものを決める場
合と、予めＭＯＤ値の決まった要素動作を何回繰り返す
かの繰り返し回数を決める場合がある。１回の要素動作
の所要時間値を求めるか、一連の同じ要素動作の所要時
間値を求めるかの違いである。以下、行為コマンド別に
説明する。

【００４５】「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判
断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更
に対して夫々要素コマンドを割り付ける。把持物を持ち
替える等の準備動作については、当該準備動作が存在す
る場合に、移動動作のＭｘを割り付け、ＭＯＤ値導出部
１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、
胴または腰の関節動作或いは回転動作の変位情報からＭ
ＯＤ値ｘを特定する。具体的には、表１に示す判定表に
基づいて決定する。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１の見かたは、表中の「０」がその人体
部位の関節動作または回転動作が無い場合、「１」が有
る場合を意味し、「２」は肩関節の回転角度が別途定義
する第１の閾値以上となる関節動作が有る場合、「３」
は肩関節の回転角度が別途定義する第２の閾値以上とな
る関節動作が有る場合を意味する。「−」はその人体部
位の回転動作の有無を考慮しないことを意味する。これ
より、例えば、手首、肘、肩、胴または腰の何れも変位
しない場合は、要素動作がＭ１となりＭＯＤ値ｘは１と
なる。また、肩と胴または腰は変位しないが肘が曲がる
場合は、要素動作がＭ３となりＭＯＤ値ｘは３となる。

【００４８】「Ｒｅａｃｈ」コマンドに歩行動作が存在
する場合には、補助動作のＷ５を割り付け、そのＷ５動
作を歩数回繰り返すようにする。ＭＯＤ値導出部１６の
歩数計算部１８は、補助動作のＷ５が割り付けられる
と、コンピュータマネキンのその歩行動作における重心
の移動距離と歩幅を変位情報から求め、或いは、変位情
報として入力された重心の移動距離と歩幅を用いて、重
心の移動距離を歩幅で除して歩数を算出する。

【００４９】「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、最終的に対象
物に手を届くまでの動作であり、何らかの姿勢変更を伴
う。姿勢変更の種類には、コンピュータマネキンと対象
物との相対的な位置関係によって、手首、肘、肩の関節
動作以外にしゃがむ動作や体の捻り動作を含む場合があ
り、しゃがむ動作を伴う場合には、補助動作のＢ１７を
割り当てる。尚、Ｂ１７動作は１往復の動作であるの
で、この場合は繰り返し回数として０．５を割り当て
る。最終的に手を対象物に触れるまでの動作には、移動
動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６の移動動
作判定部１７がそのときの手首、肘、肩の関節動作或い
は回転動作の変位情報からＭＯＤ値ｘを特定する。具体
的には、手首、肘、肩の関節動作と体の捻り動作を考慮
して、表１の判定表に基づいて判定する。

【００５０】「握る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は終局動作のＧ１を割り当てる。この場合、ＭＯＤ値
は１で固定である。

【００５１】「移動」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６
の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴ま
たは腰の関節動作或いは回転動作の変位情報からＭＯＤ
値ｘを特定する。具体的には、「Ｒｅａｃｈ」コマンド
の準備動作や姿勢変更と同様に、表１の判定表に基づい
て判定する。

【００５２】「離す」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は移動動作のＭ１を割り当てる。「離す」コマンドは
「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が
把持した対象物を解放する行為であるので、手首関節の
回転動作を伴うとして、ＭＯＤ値として１を一意的に割
り当てている。

【００５３】「姿勢」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は補助動作のＢ１７と移動動作のＭｘの少なくとも何
れか一方を割り当てる。具体的には、腰のＺ座標（高
さ）が５０ｃｍ以上変化する姿勢変更の場合に、Ｂ１７
が割り当てられる。但し、Ｂ１７動作は１往復の動作で
あるので、この場合は繰り返し回数として０．５を一意
的に割り当てる。その他の姿勢変更の場合には、移動動
作のＭｘが割り当てられ、ＭＯＤ値導出部１６の移動動
作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴または腰の
関節動作或いは回転動作の変位情報から表１の判定表に
基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。

【００５４】「見る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は補助動作のＥ２を割り当てて、その繰り返し回数を
ＭＯＤ値導出部１６が算出する。具体的には、ＭＯＤ値
導出部１６は変位情報として入力された頭部の回転角度
を３０度で除して、繰り返し回数を求める。つまり、頭
部の回転角度が３０度当り１回のＥ２動作を割り当て
る。

【００５５】「引く」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１
３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６
の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴ま
たは腰の関節動作或いは回転動作の変位情報から表１の
判定表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。

【００５６】「置く」コマンドの場合、「Ｒｅａｃｈ」
コマンドと同様に、条件判断付きコマンドであり、準備
動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを
割り付ける。具体的な処理方法も実質的に「Ｒｅａｃ
ｈ」コマンドと同様である。相違点としては、姿勢変更
の最後に終局動作のＰ０を追加する点であるが、これは
ＭＯＤ値が０であるので、所要時間値の計算には影響を
与えない。

【００５７】「点火」コマンドの場合、点火状態（コン
ロの火炎）の確認の為に体を捻りながら点火動作をする
場合があるので、ＰＴＳ適用部１３は、当該捻りが有る
場合には、Ｍ７とＰ０を割り当て、当該捻りが無い場合
にはＰ０を割り当てる。また、当該捻りの有無は入力部
１１に入力された胴または腰部の変位情報である回転の
有無により判定する。

【００５８】尚、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部
１７における判定基準（表１の判定表）、歩数計算部１
８における計算式、及び、ＭＯＤ値導出部１６の他の計
算式等は、本発明装置１を構成するコンピュータシステ
ムの記憶装置に格納されている。

【００５９】動作時間情報導出部１４は、図３に示す動
作時間算出ステップに含まれる動作時間情報導出ステッ
プを前記コンピュータ上で実行することにより実現され
る。動作時間情報導出ステップにおいて、ＰＴＳ適用部
１３が時系列データの各行為コマンドに割り付けた要素
動作の各ＭＯＤ値を合計して、各行為コマンドの動作時
間を算出する。ここで、同じ要素動作が複数回繰り返さ
れている場合や、半分だけの場合は、その要素動作のＭ
ＯＤ値にそれらの繰り返し回数を乗じて合計を求める。
尚、行為コマンドが条件判断付きコマンドの場合には、
準備動作、歩行動作、姿勢変更の夫々の有無に応じて各
別に要素動作の各ＭＯＤ値を合計して動作時間を算出す
る。また、動作時間に代えて動作速度を設定する行為コ
マンドの場合は、ＭＯＤ値及びＭＯＤ値の決定に使用し
たコンピュータマネキンの重心移動距離等の変位情報か
ら動作速度を算出する。例えば、「Ｒｅａｃｈ」コマン
ドの歩行動作において、歩行速度を入力するように設定
されている場合が相当する。

【００６０】動作時間情報変更部１５は、図３に示す動
作時間算出ステップに含まれる動作時間情報変更ステッ
プを前記コンピュータ上で実行することにより実現され
る。動作時間情報変更ステップにおいて、入力部１１に
入力された時系列データの各行為コマンドに対して動作
時間や動作速度等の動作時間情報を、デフォルト値設定
部１２が設定したデフォルト値から、動作時間情報導出
部１４が算出した動作時間情報に変更して、行動生成シ
ステム１０及び心臓循環器系モデル６に出力する。この
結果、行動生成システム１０は、人手によって当該動作
時間情報を入力することなく、動作時間算出手段２によ
って算出された動作時間情報によって行為コマンドの時
系列データを処理して、コンピュータマネキンの行動を
生成し、コンピュータ画面上の仮想空間内にその行動を
可視化することができる。更に、心臓循環器系モデル６
は後述する要領で、行動生成システム１０で生成される
コンピュータマネキンの行動に対する血圧及び心拍数の
時間的変化を算出することにより当該行動の心臓負担評
価を行うことができる。

【００６１】次に、運動強度特定手段３及び運動タイプ
特定手段４の構成について説明する。運動強度特定手段
３は、行動生成システム１０が出力する行為コマンドの
時系列データ及び変位情報を入力し、その行為コマンド
の時系列データで特定される動作の運動強度指標を導出
する。また、運動タイプ特定手段４は、行動生成システ
ム１０が出力する行為コマンドの時系列データを入力
し、その行為コマンドの時系列データから各行為コマン
ドで特定される動作に対して、等尺性収縮運動（Ｉｓｏ
ｍｅｔｒｉｃＥｘｅｒｃｉｚｅ）、等張性収縮運動
（ＩｓｏｔｏｎｉｃＥｘｅｒｃｉｚｅ）、及び、心臓位
置の急激な上下移動を伴う上下移動運動（Ｒａｐｉｄ
Ｃｈａｎｇｅ）の３タイプからなる運動タイプの少なく
とも一つを割り当てる。運動強度特定手段３及び運動タ
イプ特定手段４は夫々、行為コマンドから運動強度指標
への第１変換テーブル、行為コマンドから運動タイプへ
の第２変換テーブルを備えて構成される。具体的には、
本発明プログラムの運動強度特定ステップと運動タイプ
特定ステップを各変換テーブルを用いて夫々前記コンピ
ュータ上で実行することにより実現される。

【００６２】尚、本実施形態では、運動強度指標として
ＭＥＴＳ（ＭｅｔａｂｏｌｉｃＥｑｕｉｖａｌｅｎ
ｔ、代謝当量）を用いる。ＭＥＴＳは作業時酸素代謝量
を安静時酸素代謝量で除した値であり、１ＭＥＴは安静
時代謝量を表しており、酸素摂取量にして３．５ｍｌ／
ｋｇ／分に相当する。

【００６３】以下、上記行為コマンドから運動強度指標
（ＭＥＴ値）への変換、及び、行為コマンドから運動タ
イプへ変換の手順について、表２及び表３を参照しなが
ら行為コマンド別に説明する。

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判
断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更
に対して夫々、表２の変換テーブル（第１変換テーブル
の一部と第２変換テーブル）に従って、ＭＥＴ値及び運
動タイプが割り当てられる。把持物を持ち替える等の準
備動作については、当該準備動作が存在する場合に、運
動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収
縮運動が夫々割り当てられる。歩行動作が存在する場合
は、運動強度指標として３ＭＥＴ、運動タイプとして等
張性収縮運動が夫々割り当てられる。また、姿勢変更に
しゃがむ動作が含まれている場合は、運動強度指標とし
て１ＭＥＴ、運動タイプとして上下移動運動が夫々割り
当てられる。尚、「Ｒｅａｃｈ」コマンドが準備動作や
歩行動作を伴うか否かは、前述のＰＴＳ適用部１３での
ＭＯＤ値導出時の条件判断結果を利用してもよく、ま
た、独自に同様の判断を変位情報に基づいて行ってもよ
い。

【００６７】「握る」、「移動」、「離す」及び「見
る」コマンドの場合、表２の変換テーブルに基づいて、
運動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性
収縮運動が夫々割り当てられる。

【００６８】「姿勢」コマンドの場合、前述のＰＴＳ適
用部１３でのＭＯＤ値導出時と同様に、腰の高さが５０
ｃｍ以上変化するか否かの判定を行い、表２の変換テー
ブルに基づいて、当該変化を伴う場合は、運動強度指標
として１ＭＥＴ、運動タイプとして上下移動運動が夫々
割り当てられ、当該変化を伴わない場合は、運動強度指
標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が
夫々割り当てられる。尚、「姿勢」コマンドが当該変化
を伴うか否かは、前述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値
導出時の条件判断結果を利用してもよく、また、独自に
同様の判断を変位情報に基づいて行ってもよい。

【００６９】「引く」コマンドの場合、運動強度指標と
してのＭＥＴ値は表３に基づいて決定され、運動タイプ
として等張性収縮運動が割り当てられる。表３によるＭ
ＥＴ値の割り当ては、「引く」コマンド動作の対象物の
重さと、前述のＰＴＳ適用部１３での表１の判定表に基
づくＭＯＤ値（Ｍｘ）の導出結果との両方に基づいて行
う。表３では、対象物の重さが重いほど、また、ＭＯＤ
値ｘが大きい（動作時間が長い）ほどＭＥＴ値（運動強
度指標）が大きくなるように規定されている。尚、表３
適用におけるＭＯＤ値（Ｍｘ）は前述のＰＴＳ適用部１
３での表１の判定表に基づくＭＯＤ値（Ｍｘ）の導出結
果を利用するが、別途独自に表１の判定表を適用してＭ
ＯＤ値（Ｍｘ）を導出しても構わない。

【００７０】「置く」コマンドの場合は、条件判断付き
コマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対し
て夫々、表２と表３の変換テーブルに従って、ＭＥＴ値
及び運動タイプが割り当てられる。把持物を持ち替える
等の準備動作については、当該準備動作が存在する場合
に、運動強度指標としてのＭＥＴ値は表３に基づいて決
定され、運動タイプとして等張性収縮運動が割り当てら
れる。尚、表３の適用は「引く」コマンドの場合と同様
である。歩行動作が存在する場合は、運動強度指標とし
て３ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割
り当てられる。また、姿勢変更にしゃがむ動作が含まれ
ている場合は、運動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイ
プとして上下移動運動が夫々割り当てられる。尚、「置
く」コマンドが準備動作や歩行動作を伴うか否かは、前
述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値導出時の条件判断結
果を利用してもよく、また、独自に同様の判断を変位情
報に基づいて行ってもよい。

【００７１】「点火」コマンドの場合は、条件判断付き
コマンドであり、点火状態（コンロの火炎）の確認の為
に体を捻りながら点火動作をする場合があるので、当該
捻りが有る場合には、運動強度指標として３ＭＥＴ、運
動タイプとして等尺性収縮運動が夫々割り当てられ、当
該捻りが無い場合には、運動強度指標として２ＭＥＴ、
運動タイプとして等尺性収縮運動が夫々割り当てられ
る。尚、「点火」コマンド動作は、基本的に指先または
手先だけの動作であるので、運動タイプとして等尺性収
縮運動が夫々割り当てられている。

【００７２】ところで、上述の運動強度特定手段３及び
運動タイプ特定手段４において、行動生成システム１０
から変位情報を入力し、動作時間算出手段２からは一部
の判断結果を入力する構成としているが、実際のコンピ
ュータのプログラム処理においては、行動生成システム
１０から変位情報の入力を受けずに、変位情報に基づく
必要な判断は、全て動作時間算出手段２で行われる同様
の判断結果を利用するのが好ましい。

【００７３】次に、個人特性入力手段５について簡単に
説明する。個人特性入力手段５は、心臓循環器系モデル
６の入力データの一部として、コンピュータマネキンで
生成する動作の模擬対象となる人間の個人特性を入力手
段で、人手によるキーボード等の入力支援装置からのマ
ニュアル入力を受け付け、或いは、個人特性情報を格納
したデータベースから特定個人の情報を検索して、心臓
循環器系モデル６に当該入力データを提供する手段であ
り、既知の技術を用いて構成される。尚、本実施形態で
は、個人特性情報として、年齢、安静時血圧、及び、安
静時心拍数を入力する。また、個人特性情報として体重
を入力する場合もある。

【００７４】次に、心臓循環器系モデル６の構成及び動
作について説明する。心臓循環器系モデル６は、行為コ
マンドによって相互に対応づけられた動作時間情報と運
動強度指標と運動タイプ、及び、個人特性入力手段５か
ら入力された個人特性情報を入力データとして受け付
け、行為コマンドの時系列データによって規定されるコ
ンピュータマネキンの動作に伴う血圧及び心拍数を時系
列に沿って算出可能に構成され、具体的には、図４に示
すように、入力部２０、基準血圧算出部２１、圧受容器
部２２、神経応答部２３、心拍数算出部２４、心拍出量
算出部２５、１回拍出量算出部２６、血管抵抗算出部２
７、血圧変動算出部２８、血圧算出部２９、酸素摂取量
算出部３０、必要酸素摂取量算出部３１、化学受容器部
３２、及び、化学受容器遅延部３３を備えて構成されて
いる。

【００７５】入力部２０は、動作時間算出手段２、運動
強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４によって算出
または導出された、行為コマンドの時系列データにおけ
る各行為コマンドの動作時間情報と運動強度指標（ＭＥ
Ｔ値）と運動タイプが行為コマンド毎に時系列に相互に
関連付けられて、また、個人特性入力手段５によって入
力された個人特性情報が、夫々入力されると、各部に必
要なデータを提供する。ここで、各行為コマンドの動作
時間情報と運動強度指標と運動タイプが行為コマンド毎
に時系列に相互に関連付けられるて入力されるので、行
為コマンド毎の運動強度指標と運動タイプが、夫々の経
過時間が動作時間情報の動作時間で与えられる時系列デ
ータとして認識される。

【００７６】基準血圧算出部２１は、入力部２０に入力
された運動強度指標（ＭＥＴ値）と個人特性情報の安静
時血圧に基づいて、基準血圧を以下の数１で表される算
出式により算出する。但し、各血圧の単位は「ｍｍＨ
ｇ」である。尚、数１の算出式は、被験者実験より安静
時血圧に対して運動強度指標が１ＭＥＴ増す毎に基準血
圧が１５ｍｍＨｇ増えると仮定して導出されている。こ
こで、基準血圧は、上記仮定のもとに、血圧に影響を与
える他の因子を排除して運動強度指標と一定の相関関係
をもって変化する血圧シミュレーションの基準値として
設定したものである。

【００７７】

【数１】基準血圧＝（ＭＥＴ値−１）×１５＋安静時血圧

【００７８】圧受容器部２２は、血圧変動を刺激として
受容して応答する人体の感覚器官（圧受容器）を模擬し
たもので、ここでは、心臓循環器系モデル６内部の演算
処理で使用する単位時間にして１時間単位前に血圧算出
部２９で算出された血圧を基準血圧算出部２１で算出さ
れた現時点における基準血圧から引いた差を圧刺激とし
て算出する。

【００７９】そして、神経応答部２３は、前記圧受容器
の圧刺激に対する応答部分を模擬したもので、圧受容器
部２２が出力する血圧差（ｍｍＨｇ）に０．４を乗じた
値を心拍数補正量（回／分）として出力する。ここで
は、被験者実験より、血圧を１ｍｍＨｇ増やすために心
拍数が０．４回／分増えると仮定している。

【００８０】心拍数算出部２４は、心拍数算出部２４が
出力した１時間単位前の心拍数に、神経応答部２３と化
学受容器遅延部３３が夫々出力する各心拍数補正量を足
した値を新たな心拍数として出力する。尚、心拍数の単
位は「回／分」である。

【００８１】心拍出量算出部２５は、心拍数算出部２４
が算出した心拍数（回／分）と１回拍出量算出部２６が
算出した心拍１回当りの血液の拍出量（ｍｌ／回）を乗
じて１分間当りの心拍出量（ｍｌ／分）を算出する。

【００８２】１回拍出量算出部２６は、入力部２０に入
力された運動強度指標（ＭＥＴ値）と運動タイプと個人
特性情報の年齢及び安静時心拍数に基づいて、心拍１回
当りの血液の拍出量（ｍｌ／回）を数２に示す算出式に
より算出する。

【００８３】

【数２】Ａ＝１４８−安静時心拍数×０．９３５Ｂ＝Ａ−８．３４＋酸素摂取量比

【００８４】ここで、Ａは運動タイプが等尺性収縮運動
の場合の１回拍出量で、Ｂは運動タイプが等張性収縮運
動の場合の１回拍出量である。酸素摂取量比は、（酸素
摂取量／最大酸素摂取量）×１００で与えられる。体重
１ｋｇ当りの毎分の酸素摂取量（ｍｌ／ｋｇ／分）は
（３．５×ＭＥＴ値）で与えられ、体重１ｋｇ当りの毎
分の最大酸素摂取量（ｍｌ／ｋｇ／分）は、年齢２５歳
以下では、定数４６．２で与えられ、年齢２６以上で
は、（５７．７−０．４６×年齢）で与えられる。

【００８５】血管抵抗算出部２７は、入力部２０に入力
された運動タイプと必要酸素摂取量算出部３１で算出さ
れた必要酸素摂取量（ｍｌ／分）に基づいて、血管抵抗
（ｍｍＨｇ・分／ｍｌ）を算出する。運動タイプが等尺
性収縮運動の場合は、血管抵抗は定数０．０１９６で与
えられ、運動タイプが等張性収縮運動の場合は、血管抵
抗は（０．０１９６−必要酸素摂取量×０．０００００
２）で与えられる。

【００８６】血圧変動算出部２８は、入力部２０に入力
された運動強度指標（ＭＥＴ値）と運動タイプと個人特
性情報の年齢に基づいて、数３または数４より血圧変動
（ｍｍＨｇ）を算出する。具体的には、行為コマンドの
「Ｒｅａｃｈ」、「置く」、「姿勢」において、運動タ
イプとして上下移動運動が含まれている場合に、血圧変
動算出部２８が起動される。尚、上下移動運動が立ち上
がり動作の場合は数３が適用され、しゃがみ動作の場合
は数４が適用される。

【００８７】

【数３】血圧変動＝（２Ｃ／ｔ₀）×ｔ（０≦ｔ≦ｔ₀／２）血圧変動＝−（２Ｃ／ｔ₀）×ｔ＋２Ｃ（ｔ₀／２＜ｔ≦ｔ₀）Ｃ＝−（５Ｖ＋３５）ｔ₀＝２０＋０．１×年齢

【００８８】

【数４】血圧変動＝（２Ｄ／ｔ₀）×ｔ（０≦ｔ≦ｔ₀／２）血圧変動＝−（２Ｄ／ｔ₀）×ｔ＋２Ｄ（ｔ₀／２＜ｔ≦ｔ₀）Ｄ＝（５Ｖ＋３５）ｔ₀＝２０＋０．１×年齢

【００８９】数３及び数４において、Ｖは立ち上がり或
いはしゃがみ速度（ｍ／秒）で、動作時間情報から与え
られる。また、ｔは立ち上がり或いはしゃがみ動作を開
始してからの経過時間（秒）であり、ｔ₀は血圧変動の
回復時間（秒）で、Ｃ及びＤは夫々回復時間の中間点で
の血圧変動（ｍｍＨｇ）である。数３の場合、つまり、
立ち上がり時は、血圧変動は回復時間の中間点まで直線
的に減少し、その中間点から直線的に回復する三角波形
で表される。数４の場合、つまり、しゃがみ時はその逆
である。

【００９０】血圧算出部２９は、心拍出量算出部２５が
算出した心拍出量（ｍｌ／分）と血管抵抗算出部２７が
算出した血管抵抗（ｍｍＨｇ・分／ｍｌ）と、血圧変動
算出部２８が算出した血圧変動（ｍｍＨｇ）とに基づい
て、数５により血圧を算出する。ここで、運動タイプが
等尺性収縮運動または等張性収縮運動の場合は、血圧変
動算出部２８は起動されないので、血圧変動は０であ
る。

【００９１】

【数５】血圧＝心拍出量×血管抵抗＋血圧変動

【００９２】酸素摂取量算出部３０は、心拍出量算出部
２５が算出した心拍出量（ｍｌ／分）に基づいて酸素摂
取量（ｍｌ／分）を算出する。具体的には、酸素摂取量
は（０．１８５×心拍出量−４５２）で与えられる。

【００９３】必要酸素摂取量算出部３１は、入力部２０
に入力された運動強度指標（ＭＥＴ値）に基づいて、各
行為コマンドで規定される動作に必要な１分間当りの必
要酸素摂取量（ｍｌ／分）を算出する。具体的には、必
要酸素摂取量は（３．５×ＭＥＴ値×体重）で与えられ
る。ここで、体重（ｋｇ）は予め設定された標準体重を
使用するか、或いは、個人特性情報の一つとして入力部
２０に入力されたものを使用する。

【００９４】化学受容器部３２と化学受容器遅延部３３
は、化学刺激を受容して応答する人体の感覚器官（化学
受容器）を模擬したもので、ここでは、必要酸素摂取量
算出部３１が算出した必要酸素摂取量に対する不足酸素
量を化学刺激として受容し、その反応として一定の時間
遅れでその不足酸素量を補うように心拍数を補正すると
仮定する。具体的には、化学受容器部３２が必要酸素摂
取量から必要酸素摂取量が算出した酸素摂取量を差し引
いて不足酸素量を算出し、化学受容器遅延部３３が、そ
の不足酸素量に係数０．０１を乗じて心拍数補正量（回
／分）を求め、それを一定時間（本実施形態では５秒）
遅れで出力する。

【００９５】心臓循環器系モデル６は、上記した各部２
０〜３３の演算処理を前記コンピュータ上で実行する各
プログラムステップにより構成され、具体的には、当該
各プログラムステップを前記入力データに基づいて前記
時間単位毎に循環的に実行することにより、血圧及び心
拍数を時系列に沿って算出することができる。

【００９６】ところで、本発明プログラムは、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体やインタ
ーネット等のデータ伝送媒体を介して、本発明装置１を
ハードウェア的に構成するコンピュータがアクセス可能
な記録装置内にインストールされて実用に供される。具
体的には、インストールされた当該プログラムが当該記
憶装置からコンピュータが実行可能な主記憶上へ読み込
まれて実行される。

【００９７】次に、本発明装置１を用いた血圧及び心拍
変動のシミュレーション結果を説明する。心臓循環器系
モデル６の精度確認のために、３種類の基本動作につい
て実験データと比較を行った。比較結果を図５〜７に示
す。

【００９８】図５は椅子から立ち上がる動作を６０秒時
点で開始した場合、図６は腕を肘から先を水平方向（９
０度）に伸ばして４ｋｇの重りを保持する動作を３００
秒時点で開始した場合（ＭＥＴ値が１から１．７に変
化）した場合、図７は歩行動作を３００秒時点で開始し
た場合（ＭＥＴ値が１．５から３に変化）した場合のシ
ミュレーション結果と実験結果を夫々示している。尚、
図６のシミュレーションにおける運動タイプは等尺性収
縮運動、図７のシミュレーションにおける運動タイプは
等張性収縮運動である。

【００９９】次に、本発明装置１の理解を容易にする為
に、本実施形態で想定される行動生成システム１０につ
いて説明する。図８に示すように、行動生成システム１
０は、作業記述部４１、行為選択部４２、一つまたは複
数の行為ファイル４３、人データベース４４、物データ
ベース４５、動作決定ルール４６、姿勢データベース４
７、及び、可視化部４８の各部で構成されている。

【０１００】尚、行動生成システム１０は、従来の技術
の項で説明した既存のコンピュータマネキンの行動生成
システム（コンピュータマネキンの取る目標姿勢を予め
マウス等のコンピュータの入力装置を用いてコンピュー
タ画面上で作成しておき、各目標姿勢間の動作を、例え
ばインバースキネマティクス等の動作合成アルゴリズム
で生成し、別途入力した動作時間でコンピュータマネキ
ンをコンピュータ画面上の仮想空間内で動作させるべく
可視化（アニメーション）を行う）をベースに、作業動
作入力の簡易化、それを実現するための行為コマンド、
特に条件判断付き行為コマンドの導入を図り、行為コマ
ンドの実行に必要な人データベース４４、物データベー
ス４５、動作決定ルール４６等を新たに構成しているも
のを想定する。但し、行動生成システム１０として、条
件判断付き行為コマンドを使用しないシステムであって
も構わない。

【０１０１】作業記述部４１は、コンピュータマネキン
にさせる作業動作を入力する入力手段である。機能とし
ては、作業記述用のＧＵＩ（グラフィカルユーザインタ
ーフェース）をコンピュータ画面上に提供し、オペレー
タのマウス操作やキー入力操作等により「ヒューマ
ン」、「場所」、「目標物」、「目的」が順に指定され
ると、一連の作業動作を自動的に定義して、コンピュー
タマネキンの対象物に対する動作の概略を規定した入力
データを生成する。

【０１０２】ここで、「ヒューマン」はコンピュータマ
ネキンの名称を指定するもので、具体的には、フィギュ
アファイル名を指定する。コンピュータマネキンの「目
的」は、コンピュータマネキンにさせる作業動作の種別
を規定するものであり、「目標物」は、指定された目的
で特定される動作の直接の対象物である。また、「場
所」は、指定された目的で特定される動作を、指定され
た目標物に対して行う「場所」であり、当該目的動作に
付随する一連の動作に含まれる行為において、直接の対
象物となる場合がある。例えば、「場所」が「冷蔵庫の
上段」であり、「目的」が「取り出す」である場合に、
「取り出す」という目的動作に付随する後述する各種行
為の対象物が「冷蔵庫の上扉」であることが、「場所」
によって定義づけられる。従って、コンピュータマネキ
ンの動作の対象となる対象物として、「目標物」と「場
所」が指定される。

【０１０３】尚、指定された「ヒューマン」、「場所」
の特性を人データベース４４、物データベース４５から
参照し、図９に示すように、指定されたヒューマンが持
っている物、及び、指定された場所にある物を「目標
物」の候補として自動的にリストアップするように構成
され、「目標物」の指定の簡易化が図られている。更
に、図９に示すように、「目的」の指定も、指定された
目標物の特性の一つとして設定されているアフォード動
作を物データベース４５から参照し、その目標物に適し
た「目的」動作を自動的にリストアップするように構成
され、「目的」の指定の簡易化が図られている。ここ
で、アフォードとはＪ．ギブソンが提唱した認知科学や
人工知能分野で注目されているアフォーダンス理論（知
覚理論）における概念で、物体がその物体に作用する主
体に対して行為を引き出すことを意味している。

【０１０４】行為選択部４２は、作業記述部４１で生成
された入力データの「目的」で特定される動作を、９種
類の「行為」の中から選択された複数の「行為」を組み
合わせて定義する。ここで、９種類の「行為」は、「Ｒ
ｅａｃｈ」、「握る」、「移動」、「離す」、「姿
勢」、「見る」、「引く」、「置く」、「点火」という
九つの行為コマンドを用いて選択される。各行為コマン
ドの概略は既に説明した通りである。

【０１０５】ここで、各行為コマンドの動作主体たるコ
ンピュータマネキンは、入力データの「ヒューマン」で
指定されたコンピュータマネキンであり、入力データの
「目標物」で直接的に指定された対象物或いは入力デー
タの「場所」で間接的に指定された対象物が、各行為コ
マンドで特定される行為の対象物となる。つまり、各行
為コマンドにおいて、「ヒューマン」で指定されたコン
ピュータマネキンの所定人体部位がその対象物に対して
所定の動作を実行することになる。

【０１０６】「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、上述のよう
に、コンピュータマネキンの特性と対象物の特性との間
の関係によって行為の詳細動作が変化する条件判断付き
コマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に分解
されるので、行為選択部４２は、動作決定ルール４６を
参照して、コンピュータマネキンの特性と対象物の特性
との間の関係を判断して、「Ｒｅａｃｈ」行為の詳細動
作を決定する。以下、その処理手順及び動作決定ルール
４６について説明する。

【０１０７】先ず、使用できる手の判断を動作決定ルー
ル４６の以下の持ち方判定基準に基づいて決定する。具
体的には、人データベース４４からコンピュータマネキ
ンの利き腕情報を読み出すとともに、物データベース４
５から、「Ｒｅａｃｈ」行為の対象物と現在少なくとも
左右何れかの手に何か物を持っている場合にはその把持
物の特性（持ち方の制約）を読み出す。次に、図１０に
示す持ち方判定表に従い、現在の手の状況（何も持って
いない（ｆｒｅｅ）、利き手で持っている、逆手で持っ
ている、両手で持っている）と対象物の持ち方の制約に
基づいて、対象物の持ち方、または、必要な準備動作を
決定する。準備動作として、「置くｏｒ持ち替えるｏｒ
離す」が選択された場合であって、把持物の持ち方の制
約が、利き手のみで且つ軌道規則がない場合は「置く」
動作を、どちらの手でもよく且つ軌道規則がない場合は
「持ち替える」を、そして、軌道規則がある場合は「離
す」動作を、夫々準備動作とする。

【０１０８】上記要領で決定された準備動作が、「置
く」の場合はエラーメッセージを表示しプログラムを終
了する。また、「持ち替える」の場合は、例えば、右手
から左手に持ち替える場合は、把持物と左手をコンピュ
ータマネキンの背中のサイトから所定距離オフセットし
た位置まで移動（後述する行為コマンドの一つ）させ
る。このとき背中のサイトから所定距離オフセットした
位置には仮想物体（座標系のみ存在して見えない物体）
を用意しておき、その仮想物体に対して左手を移動させ
る。次に左手を握り（後述する行為コマンドの一つ）、
右手を離す（後述する行為コマンドの一つ）という動作
を実行する。また「離す」の場合は、単に把持物を持っ
ている方の手を離す。

【０１０９】上記持ち方判定及び準備動作の決定が終わ
ると、コンピュータマネキンの移動または姿勢変更の有
無の判断及び姿勢変更の内容を、動作決定ルール４６の
以下の移動・姿勢変更判定基準に基づいて決定する。以
下の判定で使用するコンピュータマネキンの特性及び対
象物の特性は人データベース４４と物データベース４５
から夫々予め或いは適時に読み出される。

【０１１０】先ず、対象物の特性の一つである移動可能
性が否の場合、例えば、対象物が冷蔵庫等の一般に固定
状態の重量物である場合（但し、冷蔵庫を移動させる作
業の場合では移動可能性は可となる）について説明す
る。

【０１１１】対象物の特性の一つである立ち位置サイト
のグローバルＸＹ座標が、コンピュータマネキンの特性
の一つである重心サイトのグローバルＸＹ座標と一致し
ていない場合は、当該座標が一致するまでコンピュータ
マネキンを移動し、一致している場合は当該移動を行わ
ない。ここで、グローバルとは仮想空間内の絶対座標で
あり、ＸＹは仮想空間内の水平面内の位置座標であり、
Ｚは垂直方向の座標つまり高さである。更に、対象物の
特性の一つである握り点Ｚ座標がコンピュータマネキン
の特性の一つである腰サイトＺ座標より大きければ姿勢
変更を行わず、前記握り点Ｚ座標がマネキンの特性の一
つである膝サイトＺ座標より大きく、前記腰サイトＺ座
標以下であれば、コンピュータマネキンの背中を１０°
曲げる姿勢変更を決定し、前記握り点Ｚ座標が膝サイト
Ｚ座標以下であれば、コンピュータマネキンの背中を９
０°曲げるとともに腰高さを起立時より６分の１下げる
姿勢変更を決定する。

【０１１２】次に、対象物の特性の一つである移動可能
性が可の場合、例えば、対象物がコップ、鍋、缶等の可
搬物である場合について説明する。先ず、図１１に示す
移動・姿勢判定表を参照して、移動・姿勢変更の有無及
び姿勢変更内容を決定する。図１１の縦軸は対象物の握
り点とコンピュータマネキンの身体部位との高さ位置関
係を示し、横軸は対象物の握り点までの距離とコンピュ
ータマネキンの腕の長さとの関係を示している。また、
表中の数字は、姿勢変更がある場合の内容を示してお
り、上段が背中の曲げ角度で、下段が起立時の腰高さを
１とした時の腰高さの変更割合を示す負号は腰高さを下
げる場合、正号は腰高さを上げる場合を意味している。

【０１１３】また、図１１に示す移動・姿勢判定表の腕
の長さは、肩口から掌までの長さを掌サイトと肘サイト
の差で求まる長さと肩サイトと肘サイトの差で求まる長
さの和に対して、図１２に示す腕の長さ補正係数ｍを乗
じて求める。図１２において、筋力レベルは腕の筋力レ
ベルを意味し、コンピュータマネキンの特性の一つであ
る。また、質量は対象物の特性の一つである。

【０１１４】この補正係数ｍを導入することで、筋力の
強いコンピュータマネキンが手を伸ばして掴む物でも、
筋力の弱いコンピュータマネキンは一度移動して対象物
に近づいてから対象物を掴むというように、筋力レベル
に応じた動作の変化が現れる。また、対象物が軽けれ
ば、コンピュータマネキンが手を伸ばして掴む物でも、
対象物が重ければ、コンピュータマネキンは一度移動し
て対象物に近づいてから対象物を掴むというように、対
象物の重さ（質量）に応じた動作の変化が現れる。更
に、対象物が重くても筋力が強ければ手を伸ばすだけの
動作が、対象物が重くなくても筋力が弱ければコンピュ
ータマネキンは一度移動して対象物に近づいてから対象
物を掴むというように、対象物の重さ（質量）とコンピ
ュータマネキンの筋力レベルとの相対的な関係で動作の
変化が現れる。

【０１１５】ここで、移動・姿勢判定表による判定結果
が「移動」である場合、対象物との距離が腕の長さの半
分になるまでコンピュータマネキンを移動する。そし
て、対象物の握り点Ｚ座標がコンピュータマネキンの腰
サイトＺ座標より大きければ姿勢変更は行わない。ま
た、前記握り点Ｚ座標がコンピュータマネキンの膝サイ
トＺ座標より大きく且つコンピュータマネキンの腰サイ
トＺ座標以下の場合は、コンピュータマネキンの背中を
１０°曲げる姿勢変更を決定し、前記握り点Ｚ座標が膝
サイトＺ座標以下であれば、コンピュータマネキンの背
中を９０°曲げるとともに腰高さを起立時より６分の１
下げる姿勢変更を決定する。更に、移動・姿勢判定表に
よる判定結果が「姿勢変更」有りの場合は、コンピュー
タマネキンの移動は行わずに表中の姿勢変更の内容に従
い、判定結果が「変更無し」の場合は移動も姿勢変更も
行わない。

【０１１６】姿勢変更の内容としては、背中の曲げと腰
高さの変更に加えて、腰の捻りと体全体の回転があり、
右手の場合は図１３に示す捻りの有無の判定図に基づい
て姿勢変更有無及び変更内容（腰の捻りまたは体全体の
回転角度）を決定する。具体的には、コンピュータマネ
キンの重心サイトを基準にコンピュータマネキンの正面
方向を０°として右回転を正方向、左回転を負方向とし
て対象物の握り点までの必要回転角度に基づいて、姿勢
変更有無及び変更内容が決定される。以下、右手の場合
について説明する。左手の場合は極性が正負反転する。

【０１１７】先ず、コンピュータマネキンのＸＹグロー
バル座標及び方向と対象物のＸＹグローバル座標から必
要回転角度を算出する。この必要回転角度が−４５°よ
り大きく９０°以下の場合は、捻り及び体全体の回転は
行わない。必要回転角度が９０°より大きく１３５°以
下の場合は、（必要回転角度−９０°）だけ腰を捻る。
つまり、必要回転角度が９０°になるように腰を捻るこ
とになる。必要回転角度が−９０°より大きく−４５°
以下の場合は、（必要回転角度＋４５°）だけ腰を捻
る。つまり、必要回転角度が−４５°になるように腰を
捻ることになる。必要回転角度が−１８０°より大きく
−９０°以下の場合は、（必要回転角度＋４５°）だけ
体全体を回転させるとともに、腰を左に４５°捻る。つ
まり、必要回転角度が−４５°になるように体全体を回
転させ腰を捻ることになる。必要回転角度が１３５°よ
り大きく１８０°以下の場合は、（必要回転角度−９０
°）だけ体全体を回転させるとともに、腰を右に９０°
捻る。つまり、必要回転角度が９０°になるように体全
体を回転させ腰を捻ることになる。

【０１１８】以上、「Ｒｅａｃｈ」コマンド及びその条
件判断に用いられる動作決定ルール４６の説明を行った
が、「置く」コマンドについては全く同様の動作決定ル
ール４６が適用される。また、「点火」コマンドについ
ては、腰の捻りと体全体の回転を伴う姿勢変更だけが上
記要領で判定される。「Ｒｅａｃｈ」、「置く」及び
「点火」コマンド以外の六つの行為コマンドは条件判断
を伴わないコマンドであり、動作決定ルール４６は使用
されない。

【０１１９】「握る」コマンドは、具体的には、対象物
の特性の一つである対象物の握り方と関連付けられた手
の形を変更する。次に、対象物の特性の有する一変数
で、手に持たれているか否かを示す把持オブジェクト変
数を把持状態に設定する。尚、手の形は、後述する姿勢
データベース４７に登録されてあり、対象物の握り方で
検索可能となっている。

【０１２０】「移動」コマンドは、実際には、対象物を
移動させることで、その対象物を把持する手を、対象物
の移動軌跡に沿って同時に移動させ、あたかもコンピュ
ータマネキンの手が対象物を把持しながら移動させてい
るように見せる。具体的には、対象物を把持する手とそ
の対象物との間の連結に係る拘束条件をオンにする。こ
れにより手が対象物に追従して移動することになる。次
に、対象物の位置変更、或いは、対象物のジョイント角
度の変更（例えば、冷蔵庫の扉等の場合）を行い、前記
連結の拘束条件をオフにする。

【０１２１】「引く」コマンドは、「移動」コマンドと
ほぼ同様の処理を実行する。相違点は、対象物の位置変
更先が、「引く」コマンドでは、コンピュータマネキン
の背中サイトからオフセットした位置に限定される点で
ある。

【０１２２】「離す」コマンドは、具体的には、手の形
を「握る」コマンド実行前のものに変更し、把持オブジ
ェクト変数を解放状態に設定する。

【０１２３】「姿勢」コマンドは、具体的には、コンピ
ュータマネキンの全ての拘束条件をオフにし、姿勢を所
定の姿勢名のものに変更し、全ての拘束条件をオンにす
る。このコマンドは、他の行為コマンドではコンピュー
タマネキンの動作が決定できない場合や、中間姿勢を指
定する場合等に使用する。尚、姿勢名と姿勢ファイルと
の関連は後述する姿勢データベース４７に登録されてあ
り、姿勢名で検索可能となっている。

【０１２４】「見る」コマンドは、具体的には、視点オ
ブジェクトを見る対象物まで位置変更し、視点オブジェ
クトの拘束条件をオンにし、更に、コンピュータマネキ
ンの視点（正面方向）の視点オブジェクトに対する拘束
条件をオンにする。このようにして、見る対象物の移動
に対して視線を追従させることができる。

【０１２５】行為選択部４２は、作業記述部４１で生成
された入力データで特定される動作を、上述した九つの
行為コマンドを用いて定義し、行為ファイル４３として
行動生成システム１０に付属する所定の記憶装置内に保
存する。行為ファイル４３を構成するデータ項目とし
て、入力データで特定される目的動作、場所、目標物の
他、時系列に並べられた各行為コマンドについて、実行
順序を示す番号、行為コマンド名、各行為の動作対象と
なる対象物（一般には場所または目標物の何れか）、動
作時間を夫々一組にして入力される。但し、「Ｒｅａｃ
ｈ」コマンド、「置く」コマンドの動作時間は、準備動
作、歩行、姿勢変更に分割して指定する。また、動作時
間に代えて動作速度を指定するようにしても構わない。
これらの動作時間や動作速度等の動作時間情報は、動作
時間算出手段２の動作時間情報変更部１５によって変更
された動作時間情報が行為選択部４２に入力される。
尚、行為ファイル４３として最終的に保存される前の段
階では、動作時間算出手段２に対して変位情報を提供す
るために、動作時間情報として、動作時間算出手段２の
デフォルト値設定部１２によって設定されたデフォルト
値が入力される。

【０１２６】このように生成された行為ファイル４３を
順次前記記憶装置内に蓄積することで、登録済みの行為
ファイル４３に合致する入力データが作業記述部４１で
生成された場合に、行為選択部４２は当該行為ファイル
４３を読み出して、その行為ファイル中の各行為コマン
ドを逐次実行すれば良く、シミュレーション時間の低減
が図られる。

【０１２７】人データベース４４は、行為選択部４２の
処理において必要なコンピュータマネキンの特性に関す
るデータを定義する。人データベース４４を構成するデ
ータ項目は、例えば、名称、各人体部位の寸法（身長、
手足の長さ等）、各人体部位の位置（重心等）筋力レベ
ル、利き腕（利き手）等である。名称は入力データのヒ
ューマンで指定されたコンピュータマネキンの名称に対
応し、フィギュアファイル名を指定する。筋力レベル
は、コンピュータマネキンの腕の筋力レベルを規定する
もので、本実施形態の場合は、例えば弱い、普通、強い
の三段階で規定し、夫々に数字の１，２，３が割り当て
られている。利き腕は、コンピュータマネキンの利き腕
が左右何れであるかを指定するもので、本実施形態の場
合は、右に０、左に１を割り当てている。

【０１２８】物データベース４５は、行為選択部４２の
処理において必要な対象物（目標物、場所）の特性に関
するデータを定義する。物データベース４５を構成する
データ項目は、例えば、名称、位置、置く可能性、質
量、軌道規則、持ち方、移動可能性、握り方、状況等で
ある。

【０１２９】名称は目標物や場所で指定される対象物の
フィギュアファイル名を指定する。位置は、対象物のど
の面が下面かを指定する接地面、接触点（握り点）、立
ち位置等の位置関係を指定する。置く可能性は、その対
象物がどこかに置かれる可能性の有無を指定する。軌道
規則はその対象物が移動する時の軌道規則の有無を指定
する。持ち方はその対象物が左右何れの手で持つべきか
を指定する。例えば、どちらの手でも構わない場合は
０、利き手に限定される場合は１、逆手に限定される場
合は２、両手に限定される場合は３のように四通りに区
分する。更に、右手或いは左手に限定する場合を加えて
も構わない。移動可能性はその対象物が移動可能か否か
を指定する。握り方はその対象物の握り方を定義するも
ので、その対象物を把持するときの手の形を表すデータ
を姿勢データベース４７から検索可能な握り方名を指定
する。状況は対象物の状態を表すもので対象物に応じて
設定される。例えば、対象物がコップの場合では液体の
有無、また、対象物が冷蔵庫の場合では扉の開閉状態等
が設定できる。

【０１３０】更に、物データベース４５は、オプション
として対象物がアフォードする動作を設定できる。例え
ば、缶の場合に「取り出す」等を指定すると、作業記述
部４１で「目標物」に缶が指定されると、「目的」の候
補として「取り出す」がリストアップされる。また、上
記以外にもアフォード動作を設定することで、動作の記
述の簡易化が図れる。

【０１３１】姿勢データベース４７は、行為選択部４２
の処理において利用される、握り方名と手の形との関
連、及び、姿勢名と姿勢ファイルとの関連を定義する。

【０１３２】可視化部４８は行為選択部４２で定義され
た一連の動作のアニメーションを作成する。つまり、作
業記述部４１で指定されたコンピュータマネキンの動作
を、行為選択部４２で定義された行為コマンドの時系列
の組み合わせに従って、或いは、登録された行為ファイ
ル４３に記述されている行為コマンドの時系列の組み合
わせに従って、具体的な動作動作を所定の合成アルゴリ
ズムによって合成してコンピュータ画面上の仮想空間内
に表示させる。具体的な動作の合成処理は既存の行動生
成システムの機能を使用するので、詳細な説明は割愛す
る。

【０１３３】可視化部４８は、アニメーションを作成す
る前に各行為の所要時間を指定するように構成されてお
り、指定された行為所要時間に基づいてアニメーション
を作成する。

【０１３４】行動生成システム１０は、ハードウェアと
しては、高解像度モニタを備えた３次元コンピュータグ
ラフィックス描画機能の有するコンピュータシステム上
で動作する。人データベース４４、物データベース４
５、動作決定ルール４６、姿勢データベース４７は、行
動生成システム１０に付属する所定の記憶装置に格納さ
れている。ソフトウェアとしては、ベースに一般的なＯ
Ｓ（オペレーティングシステム）とベースとなる行動生
成システム及び動作合成アルゴリズムが存在し、作業記
述部４１、行為選択部４２、可視化部４８が上記コンピ
ュータ上でソフトウェア処理によって実現される。具体
的には、上記で説明した各部４２，８の処理を、人デー
タベース４４、物データベース４５、動作決定ルール４
６、姿勢データベース４７等を必要に応じて読み書きし
ながら実行する本発明に係るコンピュータマネキン用の
行動生成用プログラムの各処理に対応するプログラムス
テップが、上記コンピュータによって適時実行されるこ
とで、作業記述部４１、行為選択部４２、可視化部４８
が構成される。

【０１３５】以下に別実施形態を説明する。〈１〉上記実施形態では、運動タイプ特定手段４は、各
行為コマンド、条件判断付きコマンドの場合は各要素コ
マンド、に対して一つの運動タイプを割り当てていた
が、人体を上肢下肢に分けて、または、上肢を更に左右
に分けて、変位情報に基づいて部位毎に運動タイプを割
り当てるようにして精度の向上を図るようにするのも好
ましい。この場合、心臓循環器系モデル６の１回拍出量
算出部２６、血管抵抗算出部２７、血圧変動算出部２
８、血圧算出部２９が夫々の出力値を計算する場合に、
分割した人体部位毎に異なる運動タイプで算出した結果
を加重平均する等の処理を行うようにするのも好まし
い。更に、運動タイプとして、上記３タイプに限定され
るものではない。

【０１３６】〈２〉心臓循環器系モデル６は、必ずしも
上記実施形態の構成に限定されるものではない。心臓循
環器系モデル６の各構成要素の一部または全部が異なっ
てもよく、また、各部の入出力関係が異なっても、更
に、各構成要素の算出式が異なっていても構わない。

【０１３７】〈３〉上記実施形態では、運動強度特定手
段３は表２及び表３に基づいてＭＥＴ値を割り当てる場
合を示したが、表２及び表３中の各ＭＥＴ値は、適宜変
更可能である。更に、上記実施形態では、運動強度指標
としてＭＥＴＳを用いたが、ＲＭＲ等の他の運動強度指
標を用いても構わない。この場合、使用する心臓循環器
系モデル６は入力データとしてＲＭＲ等を受け付けるモ
デルに変更する必要がある。

【０１３８】〈４〉上記実施形態（「第１実施形態」と
いう。）では、動作時間算出手段２のＰＴＳ適用部１
３、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４で用
いられる変位情報は、行動生成システム１０側で抽出さ
れた変位情報が動作時間算出手段２の入力部１１、運動
強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４に入力されて
利用されていたが、この場合、各行為コマンドに対して
動作時間情報のデフォルト値を用いて行動生成システム
１０側で一旦コンピュータマネキンの動作を合成してか
かる変位情報を抽出していた。これに対し、行動生成シ
ステム１０側で動作の合成を実行することなく、行為コ
マンドの時系列データから直接、変位情報を抽出して、
その変位情報をＰＴＳ適用部１３、運動強度特定手段３
及び運動タイプ特定手段４で用いるようにしても構わな
い。

【０１３９】具体的には、本別実施形態（「第２実施形
態」という。）の動作時間算出手段５０は、図１４に示
すように、入力部５１、変位情報抽出部５２、ＰＴＳ適
用部５３、及び、動作時間情報導出部５４を備えて構成
される。更に、ＰＴＳ適用部５３はＭＯＤ値導出部５５
を備え、ＭＯＤ値導出部５５は移動動作判定部５６と歩
数計算部５７を備える。各手段５１〜５７が、当該コン
ピュータのコンピュータシステムのハードウェア資源を
利用しながら第２実施形態に係る本発明プログラムの動
作時間算出ステップを実行することにより実現される点
は、第１実施形態の場合と同様である。

【０１４０】入力部５１は、行為コマンドの時系列デー
タを、行動生成システム１０から入力する点は、第１実
施形態の入力部１１と同じであるが、行動生成システム
１０から変位情報の入力は行わない。具体的には、入力
部５１は、図１５に示す動作時間算出ステップに含まれ
る入力ステップを前記コンピュータ上で実行することに
より実現される。ここで、入力ステップは行動生成シス
テム１０から行為コマンドの時系列データを入力し、前
記コンピュータシステムの記憶装置に格納する処理を実
行する。

【０１４１】変位情報抽出部５２は、入力部５１に入力
された時系列データの各行為コマンドから直接、ＰＴＳ
適用部５３で使用する変位情報を抽出する。具体的に
は、変位情報抽出部５２は、図１５に示す動作時間算出
ステップに含まれる変位情報抽出ステップを前記コンピ
ュータ上で実行することにより実現される。ここで、抽
出される変位情報は、第１実施形態で入力部１１に入力
される変位情報とは異なる。そのため、ＰＴＳ適用部５
３のＭＯＤ値導出部５５、移動動作判定部５６、歩数計
算部５７の各アルゴリズムも第１実施形態のものと一部
において異なる。従って、具体的にどのような変位情報
が抽出されるかについては、後述のＰＴＳ適用部５３の
動作説明において合わせて説明する。尚、変位情報抽出
ステップは、後述のＰＴＳ適用ステップで各行為コマン
ド毎に変位情報が必要となる度に、各別に実行しても、
ＰＴＳ適用ステップの前に予め必要な全ての変位情報を
抽出するようにしても構わない。

【０１４２】ＰＴＳ適用部５３は、図１５に示す動作時
間算出ステップに含まれるＰＴＳ適用ステップを前記コ
ンピュータ上で実行することにより実現される。ＰＴＳ
適用ステップにおいて、入力部５１に入力された時系列
データと変位情報抽出部５２が抽出した変位情報に基づ
いて、時系列データ中の各行為コマンドにＰＴＳ法で規
定された要素動作を割り付ける。本第２実施形態も、Ｐ
ＴＳ法としてＭＯＤＡＰＴＳ法を用いる。要素動作を割
り付けるにあたり、行為コマンド毎に特定されるＭＯＤ
ＡＰＴＳ法で規定される要素動作の種別を決定し、その
各要素動作の所要時間値に相当するＭＯＤ値を決定す
る。

【０１４３】次に、ＰＴＳ適用部５３の具体的な動作、
つまりＰＴＳ適用ステップについて説明する。ＰＴＳ適
用部５３は、入力部５１に入力された時系列データの各
行為コマンドに対して、各別にＭＯＤＡＰＴＳ法の要素
動作を割り付ける。行為コマンド毎に割り付けられる要
素動作の候補は予め決まっていて、その選択とＭＯＤ値
を行為コマンドの詳細データとその行為コマンドに対応
する動作に係る変位情報から求める。ＭＯＤ値はＭＯＤ
値導出部５５が決めるが、ＭＯＤ値そのものを決める場
合と、予めＭＯＤ値の決まった要素動作を何回繰り返す
かの繰り返し回数を決める場合がある。１回の要素動作
の所要時間値を求めるか、一連の同じ要素動作の所要時
間値を求めるかの違いである。以下、行為コマンド別に
説明する。ＰＴＳ適用部５３は、ＭＯＤＡＰＴＳ法を適
用するので、行為コマンド毎に割り付けられる要素動作
の種別は第１実施形態の場合と同じであるが、その要素
動作の各ＭＯＤ値の決定方法が一部の行為コマンドにお
いて第１実施形態と異なる。

【０１４４】「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判
断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更
に対して夫々要素コマンドを割り付ける。把持物を持ち
替える等の準備動作については、当該準備動作が存在す
る場合に、移動動作のＭｘを割り付け、ＭＯＤ値導出部
５５の移動動作判定部５６が、変位情報抽出部５２がそ
のときの手のサイト原点と対象物の握り点のサイト原点
から計算した変位情報である手の移動距離から、ＭＯＤ
値ｘを特定する。具体的には、表４に示す判定表に基づ
いて決定する。

【０１４５】

【表４】

【０１４６】「Ｒｅａｃｈ」コマンドに歩行動作が存在
する場合には、補助動作のＷ５を割り付け、そのＷ５動
作を歩数回繰り返すようにする。ＭＯＤ値導出部５５の
歩数計算部５７は、補助動作のＷ５が割り付けられる
と、変位情報抽出部５２が現在の重心位置と移動後の立
ち位置から計算した変位情報であるコンピュータマネキ
ンのその歩行動作における重心の移動距離と、予め設定
した歩幅（例えば８０ｃｍ）を用いて、重心の移動距離
を歩幅で除して歩数を算出する。尚、歩幅データはコン
ピュータマネキンに合わせて変更可能である。例えば、
高齢者の場合は歩幅を８０ｃｍより短く設定する。

【０１４７】「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、何らかの姿勢
変更を伴う。姿勢変更の種類には、コンピュータマネキ
ンと対象物との相対的な位置関係によって、手首、肘、
肩の関節動作以外にしゃがむ動作や体の捻り動作を含む
場合があり、しゃがむ動作を伴う場合には、補助動作の
Ｂ１７を割り当てる。尚、Ｂ１７動作は１往復の動作で
あるので、この場合は繰り返し回数として０．５を割り
当てる。最終的に手を対象物に触れるまでの動作には、
移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５の移
動動作判定部５６が、変位情報である手の移動距離から
ＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、変位情報抽出部５
２がそのときの手のサイト原点と対象物の握り点のサイ
ト原点から計算した変位情報である手の移動距離から、
表３の判定表に基づいて判定する。但し、しゃがむ動作
を伴う場合には、補助動作のＢ１７が別途割り当てられ
るので、この分の動作時間を補正すべく、変位情報抽出
部５２は、手のサイト原点をしゃがむ動作での腰の移動
距離だけ垂直方向に移動した後に手の移動距離を計算す
る。

【０１４８】「握る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は終局動作のＧ１を割り当てる。この場合、ＭＯＤ値
は１で固定である。第１実施形態と同じである。

【０１４９】「移動」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５
の移動動作判定部５６が変位情報であるそのときの手の
移動距離からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、「Ｒ
ｅａｃｈ」コマンドの準備動作や姿勢変更と同様に、表
４の判定表に基づいて判定する。

【０１５０】「離す」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は移動動作のＭ１を割り当てる。第１実施形態と同じ
である。

【０１５１】「姿勢」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は補助動作のＢ１７と移動動作のＭｘの少なくとも何
れか一方を割り当てる。具体的には、変位情報抽出部５
２が「姿勢」コマンド実行前の膝関節の角度から「姿
勢」コマンド実行後の膝関節の角度への変位量を変位情
報として計算し、その変位量（膝関節の角度変化）が例
えば４５度以下の場合は、しゃがみ動作なしと判定して
Ｂ１７を割り当てず、その変位量が４５度を越える場合
はＢ１７を割り当てる。但し、Ｂ１７動作は１往復の動
作であるので、この場合は繰り返し回数として０．５を
一意的に割り当てる。その他の姿勢変更の場合には、移
動動作のＭｘが割り当てられ、変位情報抽出部５２が
「姿勢」コマンド実行前の手首、肘、肩、胴または腰の
関節角度から「姿勢」コマンド実行後の各関節の関節角
度への変位量を変位情報として計算し、ＭＯＤ値導出部
５５の移動動作判定部５６が、その変位量から各関節の
回転動作の有無を計算し、表１の判定表に基づいてＭＯ
Ｄ値ｘを特定する。表１の判定表の見方は第１実施形態
と同じである。

【０１５２】「見る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は補助動作のＥ２を割り当てて、その繰り返し回数を
ＭＯＤ値導出部５５が算出する。具体的には、変位情報
抽出部５２が頭の正面方向を基準に現在の頭のサイト原
点と対象物のサイト原点との成す角度を変位情報として
抽出し、ＭＯＤ値導出部５５はその変位情報（頭部の回
転角度に相当）を３０度で除して、繰り返し回数を求め
る。つまり、頭部の回転角度が３０度当り１回のＥ２動
作を割り当てる。

【０１５３】「引く」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５
３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５
の移動動作判定部５６が、変位情報抽出部５２がそのと
きの手のサイト原点と対象物の握り点のサイト原点から
計算した変位情報である手の移動距離から、表４の判定
表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。

【０１５４】「置く」コマンドの場合、「Ｒｅａｃｈ」
コマンドと同様に、条件判断付きコマンドであり、準備
動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを
割り付ける。具体的な処理方法も実質的に「Ｒｅａｃ
ｈ」コマンドと同様である。相違点としては、姿勢変更
の最後に終局動作のＰ０を追加する点であるが、これは
ＭＯＤ値が０であるので、所要時間値の計算には影響を
与えない。

【０１５５】「点火」コマンドの場合、点火状態（コン
ロの火炎）の確認の為に体を捻りながら点火動作をする
場合があるので、ＰＴＳ適用部５３は、当該捻りが有る
場合には、Ｍ７とＰ０を割り当て、当該捻りが無い場合
にはＰ０を割り当てる。また、当該捻りの有無は「点
火」コマンドの条件判断式の中の捻り動作の有無により
判定する。

【０１５６】尚、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部
５６における判定基準（表１及び表４の判定表）、歩数
計算部５７における計算式、及び、ＭＯＤ値導出部５５
の他の計算式等は、動作時間算出手段５０を構成するコ
ンピュータシステムの記憶装置に格納されている。

【０１５７】動作時間情報導出部５４は、図１５に示す
動作時間算出ステップに含まれる動作時間情報導出ステ
ップを前記コンピュータ上で実行することにより実現さ
れる。動作時間情報導出ステップにおいて、ＰＴＳ適用
部５３が時系列データの各行為コマンドに割り付けた要
素動作の各ＭＯＤ値を合計して、各行為コマンドの動作
時間等の動作時間情報を算出する。第１実施形態の場合
と同様である。本第２実施形態では、動作時間情報導出
部５４が算出した動作時間情報を行動生成システム１０
に出力する。

【０１５８】〈５〉上記各実施形態では、ＰＴＳ法とし
てＭＯＤＡＰＴＳ法を用いたが、ＭＴＭ法等の他のＰＴ
Ｓ法を用いても構わない。この場合、要素動作は使用す
るＰＴＳ法に規定された使用することになり、所要時間
値の算出手法もそのＰＴＳ法に準拠して行うことにな
り、ＰＴＳ適用部１３、５３のＭＯＤ値導出部１６、５
５の具体的な構成は、当該ＰＴＳ法の算出基準に合わせ
て変更する。

【０１５９】〈６〉上記各実施形態では、動作時間算出
手段２、５０の動作時間算出の対象となる行為コマンド
は、行動生成システム１０の行為コマンドを想定した
が、コンピュータマネキンの一連の作業を記述可能なコ
マンドであれば、上記実施形態で例示した行為コマンド
に限定されるものではない。

【０１６０】〈７〉ＭＯＤ値導出部１６、５５における
ＭＯＤ値導出のための判定基準、つまり、変位情報とＭ
ＯＤ値の関係は、上記各実施形態のものに限定されるも
のではない。例えば、ＭＯＤ値として、ＭＯＤＡＰＴＳ
法で規定された整数値に限らず、小数点以下の値を含む
ようにしても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンピュータマネキンの心臓負担
評価装置の一実施形態を示すブロック構成図

【図２】動作時間算出手段の一実施形態を示すブロック
構成図

【図３】本発明に係る心臓負担評価プログラムの動作時
間情報算出ステップの処理手順を示す流れ図

【図４】心臓循環器系モデルの一実施形態を示すブロッ
ク構成図

【図５】心臓循環器系モデル６によるシミュレーション
結果と実験結果を示す第一の血圧及び心拍波形図

【図６】心臓循環器系モデル６によるシミュレーション
結果と実験結果を示す第二の血圧及び心拍波形図

【図７】心臓循環器系モデル６によるシミュレーション
結果と実験結果を示す第三の血圧及び心拍波形図

【図８】行動生成システムの一実施形態を示すブロック
構成図

【図９】作業記述用の入力データの入力項目を説明する
説明図

【図１０】動作決定ルールの一部を構成する持ち方判定
表

【図１１】動作決定ルールの一部を構成する移動・姿勢
判定表

【図１２】移動・姿勢判定表における腕の長さ算出に使
用する補正係数ｍと、コンピュータマネキンの筋力レベ
ル及び対象物の質量との関係を示す表

【図１３】動作決定ルールの一部を構成する捻り・体全
体の回転の有無及び変更内容を説明する判定図

【図１４】動作時間算出手段の別実施形態を示すブロッ
ク構成図

【図１５】本発明に係る心臓負担評価プログラムの動作
時間情報算出ステップの別実施形態における処理手順を
示す流れ図

【符号の説明】

１：本発明に係る心臓負担評価装置２、５０：動作時間算出手段３：運動強度特定手段４：運動タイプ特定手段５：個人特性入力手段６：心臓循環器系モデル１０：行動生成システム１１、５１：入力部１２：デフォルト値設定部５２：変位情報抽出部１３、５３：ＰＴＳ適用部１４、５４：動作時間情報導出部１５：動作時間情報変更部１６、５５：ＭＯＤ値導出部１７、５６：移動動作判定部１８、５７：歩数計算部２０：入力部２１：基準血圧算出部２２：圧受容器部２３：神経応答部２４：心拍数算出部２５：心拍出量算出部２６：１回拍出量算出部２７：血管抵抗算出部２８：血圧変動算出部２９：血圧算出部３０：酸素摂取量算出部３１：必要酸素摂取量算出部３２：化学受容器部３３：化学受容器遅延部４１：作業記述部４２：行為選択部４３：行為ファイル４４：人データベース４５：物データベース４６：動作決定ルール４７：姿勢データベース４８：可視化部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の動作に対する心臓負担評価をコン
ピュータ処理によって行う心臓負担評価装置であって、前記人体の動作を複数種の行為コマンドを時系列で組み
合わせてコンピュータマネキンの対象物に対する一連の
動作によって定義して、前記行為コマンドで特定される
前記コンピュータマネキンの前記動作をコンピュータ仮
想空間上で可視化する行動生成システムに対して、前記
行為コマンドで特定される各動作の動作時間情報を算出
する動作時間算出手段と、前記行為コマンドで特定される各動作の運動強度指標を
導出する運動強度特定手段と、前記動作時間算出手段で算出された前記動作時間情報
と、前記運動強度特定手段で特定された運動強度指標を
少なくとも入力データとして受け付け、前記行為コマン
ドで特定される動作に伴う血圧及び心拍数の少なくとも
何れか一方を時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モ
デルと、を備えてなる心臓負担評価装置。
【請求項２】前記行為コマンドで特定される各動作に
対して、血液循環作用に与える影響が相異なる複数の運
動タイプの内の少なくとも一つを割り当てる運動タイプ
特定手段を備え、前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記運動
タイプを受け付けることを特徴とする請求項１に記載の
心臓負担評価装置。
【請求項３】前記複数の運動タイプが、等尺性収縮運
動、等張性収縮運動、及び、心臓位置の急激な上下移動
を伴う上下移動運動の少なくと３タイプを備えてなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の心臓負担評価装置。
【請求項４】前記心臓循環器系モデルが、入力データ
として前記コンピュータマネキンの模擬対象となる人体
の血液循環作用に影響を与える個人特性情報を受け付け
ることを特徴とする請求項１、２または３に記載の心臓
負担評価装置。
【請求項５】人体の動作に対する心臓負担評価をコン
ピュータ処理によって行う心臓負担評価装置であって、前記動作の運動強度指標の時系列データと、等尺性収縮
運動と等張性収縮運動を含む前記動作の運動タイプの時
系列データと、血液循環作用に影響を与える個人特性情
報とを入力データとして受け付け、前記動作に伴う血圧
及び心拍数を時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モ
デルを備えてなり、前記心臓循環器系モデルが、前記運動強度指標から基準
血圧を時系列に沿って算出する基準血圧算出手段と、血
圧を時系列に沿って算出する血圧算出手段と、心拍数を
時系列に沿って算出する心拍数算出手段とを有し、前記心拍数算出手段が、１時間単位前の前記血圧算出手
段が算出した血圧と前記基準血圧の差分に基づいて心拍
数を算出し、前記血圧算出手段が、前記運動タイプと前記個人特性情
報に応じて変化する１回の心拍に伴う血液拍出量と血管
抵抗、及び、前記心拍数算出手段が算出した心拍数に基
づいて血圧を算出することを特徴とする心臓負担評価装
置。
【請求項６】前記心臓循環器系モデルが、心臓位置の
急激な上下移動を伴う上下移動運動を含む前記動作の運
動タイプの時系列データを入力データとして受け付け、前記上下移動運動に伴う血圧変動を時系列に沿って算出
する血圧変動算出手段を備え、前記血圧算出手段が算出した血圧に対し、前記血圧変動
算出手段が算出した血圧変動を付加することを特徴とす
る請求項５に記載の心臓負担評価装置。
【請求項７】前記動作の運動強度指標から求まる必要
酸素摂取量に対する不足酸素量を補うための心拍数補正
量を、前記心拍数算出手段が算出した心拍数に基づいて
一定時間遅れで算出する化学受容器モデルを備え、前記心拍数算出手段が前記心拍数の算出に前記心拍数補
正量を付加することを特徴とする請求項５または６に記
載の心臓負担評価装置。
【請求項８】前記人体の動作を複数種の行為コマンド
を時系列で組み合わせてコンピュータマネキンの対象物
に対する一連の動作によって定義して、前記行為コマン
ドで特定される前記コンピュータマネキンの前記動作を
コンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成システム
に対して、前記行為コマンドで特定される各動作の動作
時間情報を算出する動作時間算出手段と、前記行為コマンドで特定される各動作の運動強度指標を
導出する運動強度特定手段と、前記行為コマンドで特定される各動作に対して、血液循
環作用に与える影響が相異なる複数の運動タイプの内の
少なくとも一つを割り当てる運動タイプ特定手段とを備
え、前記心臓循環器系モデルが、前記動作時間算出手段で算
出された前記動作時間情報、前記運動強度特定手段で特
定された運動強度指標、前記運動タイプ、及び、前記コ
ンピュータマネキンの模擬対象となる人体の血液循環作
用に影響を与える個人特性情報を少なくとも入力データ
として受け付け、前記行為コマンドで特定される動作に
伴う血圧及び心拍数の少なくとも何れか一方の時系列に
沿って算出することを特徴とする請求項５，６または７
に記載の心臓負担評価装置。
【請求項９】人体の動作に対する心臓負担評価を所定
のコンピュータ上で実行するための心臓負担評価プログ
ラムであって、請求項１〜８に記載の前記心臓負担評価装置における前
記各手段及び前記各モデルの機能を前記コンピュータ上
で実現するためのプログラムステップを含む心臓負担評
価プログラム。
【請求項１０】請求項９に記載のコンピュータマネキ
ンの心臓負担評価プログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体。