JP2019154489A - Athletic ability evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、介護や介護予防などのために被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価する運動能力評価システムに関するものである。 The present invention relates to an athletic ability evaluation system that evaluates athletic ability of a subject during physical movements in daily life for nursing care or prevention of nursing care.
近年、日本等の先進国を中心に高齢化が進んでおり、平均寿命を延ばすことだけでなく、いかに健康に寿命を全うするかという健康寿命を延ばしていくことが重要になってきており、最近ではロコモティブシンドローム(運動器症候群:通称ロコモ)が注目されるようになってきた。 In recent years, aging is progressing mainly in developed countries such as Japan, and it has become important not only to extend the average life span, but also to extend the healthy life span of how to achieve a healthy life span. Recently, Locomotive Syndrome (Motor Organ Syndrome, commonly known as Locomo) has been gaining attention.
このロコモティブシンドロームとは、骨、関節、筋肉、あるいは神経等の運動器を長期にわたり使い続けることにより、運動器に障害が起こり、「立つ」「歩く」といった機能が低下している状態をいい、進行すると日常生活にも支障が生じることになる。特に、50歳以降に多発する入院治療が必要な運動器の障害により、要介護の状態や要介護リスクの高い状態となる人々が増えてきている。 This locomotive syndrome refers to a state in which the function of `` standing '' and `` walking '' has deteriorated due to the musculoskeletal disorder caused by long-term use of musculoskelets such as bones, joints, muscles, or nerves, Progressing will cause problems in daily life. In particular, there are an increasing number of people who are in a state of requiring nursing care or in a state in which the risk of requiring nursing care is high due to musculoskeletal disorders requiring frequent hospitalization after age 50.
そこで、従来より、DEXA等の身体計測装置を用いて、被験者の体重、筋肉量、体脂肪量などの身体組成のパラメータを計測して、それらのパラメータを分析することが行われている。ただ、DEXA等の身体計測装置では、被験者の体重、筋肉量、体脂肪量などの身体組成のパラメータを単に計測するに止まるため、運動器に障害が生じるかどうかを十分に示唆することができなかった。 Therefore, conventionally, body composition parameters such as body weight, muscle mass, and body fat mass of a subject are measured using a body measurement device such as DEXA, and these parameters are analyzed. However, body measurement devices such as DEXA can only measure body composition parameters such as the body weight, muscle mass, and body fat mass of the subject, and can fully suggest whether or not the musculoskeletal disorder will occur. There wasn't.
一方、高齢になると、多くの人の筋肉は痩せ、筋力が衰えるが、このように加齢によって筋肉が減少する疾患としてサルコペニアも注目されている。このサルコペニアは、1989 年に Rosenberg によって「加齢による筋肉量減少」を意味する用語として提唱され、当初は骨格筋肉量の減少を定義としていたが、徐々に筋力低下、機能低下も含まれるようになった。このサルコペニアは年々増えてきており、このことは今後、ますます要介護者が増加して、それに伴い個人の生活レベルの低下、社会の医療介護費負担の増加が予想される。 On the other hand, when many people become older, the muscles of many people become thinner and their muscle strength declines, and sarcopenia is also attracting attention as a disease in which muscles decrease with age. This sarcopenia was proposed by Rosenberg in 1989 as a term meaning “muscle loss due to aging” and originally defined as a decrease in skeletal muscle mass. became. This sarcopenia has been increasing year by year, and this is expected to lead to an increase in the number of care recipients, which will lead to a decrease in individual living standards and an increase in the burden of medical care costs for society.
そこで、従来より、被験者の筋力を計測する装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。これによれば被験者の筋力を経時的に計測していくことにより、上述の身体計測装置によるパラメータの計測結果と相まって、運動器に障害が生じることをさらに具体的に示唆することができる。特に特許文献1には、下肢の筋力を測定する装置が開示されているが、このように高齢者にとっては上半身よりも下半身、特に下肢の筋力を測定することは、運動器の障害を生じることを示唆するのに非常に有効である。 Thus, conventionally, an apparatus for measuring the muscle strength of a subject is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). According to this, by measuring the muscular strength of the subject over time, it is possible to suggest more specifically that the musculoskeletal disorder occurs in combination with the measurement results of the parameters by the body measuring device described above. In particular, Patent Document 1 discloses a device for measuring muscle strength of the lower limbs. However, measuring the muscle strength of the lower body, particularly the lower limbs, rather than the upper body for an elderly person in this way may cause musculoskeletal disorders. It is very effective to suggest.
また、日常生活に関連した歩行や片足立ちなどを評価し、運動能力を推定する体力推定装置が開示されている(例えば、特許文献3、4、5参照)。特に特許文献5は歩行において、右脚と左脚それぞれについて歩幅、歩隔、つま先角度など複数の特定値を測定できる。 Also, a physical strength estimation device that evaluates walking, standing on one foot, and the like related to daily life and estimating exercise ability has been disclosed (for example, see Patent Documents 3, 4, and 5). In particular, Patent Document 5 can measure a plurality of specific values such as a stride, a step, and a toe angle for each of the right leg and the left leg during walking.
また、仮想人体モデルを用いて日常生活における筋力の推定を試みている装置が開示されている(特許文献6、7)。これらによれば、被験者の日常生活動作において、被験者がどの程度筋力を発揮したかの推定値を時系列データとして出力することができる。特に特許文献6、7では、歩行における筋力を推定している。 In addition, devices that attempt to estimate muscle strength in daily life using a virtual human body model are disclosed (Patent Documents 6 and 7). According to these, it is possible to output, as time series data, an estimated value of how much strength the subject has exerted in the daily activities of the subject. In particular, Patent Documents 6 and 7 estimate muscle strength in walking.
しかしながら、特許文献1,2に係る装置は、あくまでも被験者が最大努力で行ったタスク(例えば、全力で立ち上がる)における筋力を測定することにより運動能力を推定しており、日常生活における身体動作(例えば、自然な力で立ち上がる)よりも過剰な力を入れて行った際の身体動作における運動能力を評価している。そのため、測定された筋力は日常生活における身体動作を行う際の筋力とは乖離したものであり、被験者にとって重要な日常生活の身体動作時における運動能力を評価しているものではなかった。 However, the devices according to Patent Literatures 1 and 2 estimate the athletic ability by measuring the muscular strength in the task (for example, stand up with full power) performed by the subject with the maximum effort, and the body movement in daily life (for example, , Stand up with natural power), and evaluate the motor ability in the body movement when performing with excessive force. Therefore, the measured muscular strength is different from the muscular strength when performing physical movements in daily life, and does not evaluate the motor ability during daily physical movements that is important for the subject.
また、特許文献3〜5に係る装置では、歩幅、歩隔、つま先角度などの特定値を出力しているが、関節トルクなどのように筋力や発揮した力の状態と結びつく特定値ではない。そのため、高齢者の筋力の状態を直観的に把握することは困難である。高齢者の運動能力の度合いを把握するためには、筋力に関連する情報が必要不可欠である。 In addition, the devices according to Patent Documents 3 to 5 output specific values such as stride, step, toe angle, etc., but are not specific values related to the state of muscle strength or exerted force such as joint torque. Therefore, it is difficult to intuitively grasp the state of muscular strength of the elderly. In order to grasp the degree of exercise ability of the elderly, information related to muscle strength is indispensable.
また、特許文献6、7に係る装置では、全身の複数の筋力を推定しているが、時系列的なデータの出力に止まっており、臨床スタッフが、高齢者の運動能力を瞬時に判断することは困難である。高齢者の運動能力を判断するためには、時系列的なデータに対して、解析処理を行い、運動能力の違いを明確に表せる特定値を算出して、出力する必要がある。 In addition, the devices according to Patent Documents 6 and 7 estimate a plurality of muscle strengths in the whole body, but the output of time-series data is stopped, and the clinical staff instantaneously determines the exercise ability of the elderly. It is difficult. In order to determine the athletic ability of the elderly, it is necessary to perform analysis processing on time-series data, calculate a specific value that can clearly represent the difference in athletic ability, and output it.
また、高齢者が自立した日常生活を行えるかを判断するための動作としては、立ち上がりと歩行が重要な動作となる。そして、立ち上がり動作を行うためには、上半身を支えつつ、バランスを取るために重心位置を調整する体幹の筋力と足を伸ばす太腿と臀部の筋力が重要となる。歩行動作では、バランス調整に必要な上半身の筋力と足を動かし身体を支える下半身の筋力と下肢の左右の筋力のバランスが非常に重要となる。各動作において必要となる筋力の大小はあるものの、筋肉により動かされる体幹部や各四肢の関節にて発生する関節トルクなどの筋力や発揮した力の状態と結びつく特定値に注目することで、日常生活動作のこなし方を観測することができる。これらの理由から、上半身、左側の下半身、右側の下半身の3つの部位の筋力の状態を明確に把握できる特定値が非常に重要であると考えられるが、従来のシステムでは、これら3つの部位の情報は考慮されていない。 In addition, standing up and walking are important operations for determining whether an elderly person can perform an independent daily life. In order to perform the standing-up motion, while supporting the upper body, muscle strength of the trunk that adjusts the position of the center of gravity to balance the muscles and muscle strength of the thighs and hips that extend the legs are important. In walking motion, the balance between the muscle strength of the upper body necessary for balance adjustment, the muscle strength of the lower body that supports the body by moving the foot, and the muscle strength of the left and right legs is very important. Although there is a level of muscle strength required for each movement, attention is paid to specific values associated with the state of muscle strength such as joint torque generated by the trunk and the joints of each limb that are moved by the muscle and the state of the exerted force. It is possible to observe how daily life works. For these reasons, specific values that can clearly grasp the muscle strength status of the upper body, the lower left body, and the lower right body are considered to be very important. Information is not taken into account.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、介護や介護予防などのために被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を効果的に評価することができるシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a system that can effectively evaluate the exercise ability of a subject during physical movements in daily life for nursing care or prevention of nursing care. With the goal.
本発明は、上記目的を達成するために、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価する運動能力評価システムであって、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出する特定値算出部と、前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴とする。この運動能力は、身体部位の関節トルク、関節力、関節角度、関節角速度、関節角加速度、関節移動距離、関節位置、関節移動速度、関節移動加速度、重心位置、重心移動速度、重心移動加速度、頭の位置姿勢、頭の移動速度、頭の移動加速度を前提とする能力である。また、特定値は、身体部位の運動能力の最大値、最小値、平均値、中央値、積分値、微分値、総和、標準偏差を前提とする値である。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exercise ability evaluation system for evaluating exercise ability of a subject during physical movement in daily life, wherein the position of the body part and / or during physical exercise of the subject in daily life A body motion measurement unit that measures an angle, and a motor ability calculation that calculates the motion ability of the body part of the subject in time series based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit And at least three body parts of the upper body, left lower body, and right lower body based on the motor ability of the body part of the subject calculated in time series by the motor ability calculating unit. A specific value calculation unit to be calculated, and specific values of athletic ability of at least three body parts calculated by the specific value calculation unit during physical movement of the subject in daily life Ratings for kicking exercise capacity, to the upper body, the left lower body, characterized in that it comprises an evaluation result output unit for outputting divided into right lower body. This motor ability includes joint torque of body part, joint force, joint angle, joint angular velocity, joint angular acceleration, joint movement distance, joint position, joint movement speed, joint movement acceleration, barycentric position, barycentric movement speed, barycentric movement acceleration, It is the ability to assume the position and orientation of the head, the moving speed of the head, and the moving acceleration of the head. The specific value is a value based on the maximum value, the minimum value, the average value, the median value, the integral value, the differential value, the sum, and the standard deviation of the exercise ability of the body part.
これによれば、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価することができる。しかも、被験者の運動能力を上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力するので、例えば、身体動作の左右差が大きい被験者や、上半身と下半身で筋肉の衰え方に大きな差がある被験者などを考慮しながら運動能力を評価することができる。 According to this, athletic ability at the time of physical movement of a subject's daily life can be evaluated. In addition, the exercise ability of the subject is output separately for the upper body, the lower left body, and the lower right body.For example, subjects with large differences in body movements, subjects with large differences in muscle weakness between the upper and lower bodies, etc. It is possible to evaluate athletic ability taking into account.
また、被験者の身体情報が入力される身体情報入力部が設けられ、前記運動能力算出部は、前記身体情報入力部に入力された被験者の身体情報を用いながら身体部位の運動能力を算出してもよい。この身体情報は、被験者の年齢、性別、体重、身長、人体寸法、既往歴が挙げられる。また、被験者の身体部位の質量、質量中心値、慣性モーメントが含まれてもよい。これによれば、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の運動能力を精度良く評価することができる。 Further, a physical information input unit for inputting the physical information of the subject is provided, and the athletic ability calculation unit calculates the athletic ability of the body part using the physical information of the subject input to the physical information input unit. Also good. This physical information includes the age, sex, weight, height, human body dimensions, and past history of the subject. Moreover, the mass of the body part of the subject, the mass center value, and the moment of inertia may be included. According to this, the exercise ability of the body part at the time of body movement of the subject's daily life can be accurately evaluated.
また、前記身体動作計測部は、立ち上がり動作、歩行動作、片脚立ち動作、スクワット動作のうち、少なくとも一つ以上の身体動作時における身体部位の位置および/または角度をモーションキャプチャ装置等を用いて計測するのがよい。これによれば、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の運動能力を精度良く評価することができる。 Further, the body motion measuring unit uses a motion capture device or the like to determine the position and / or angle of the body part during at least one body motion among the standing motion, walking motion, single leg standing motion, and squat motion. It is better to measure. According to this, the exercise ability of the body part at the time of body movement of the subject's daily life can be accurately evaluated.
また、前記特定値算出部は、身体部位の特定値を被験者または身体部位の質量、体積、面積、密度、長さ、径、あるいはそれらの積により正規化してもよい。これによれば、被験者の体格を考慮した身体部位の運動能力を評価することができる。 The specific value calculating unit may normalize the specific value of the body part by the mass, volume, area, density, length, diameter, or product of the subject or the body part. According to this, the motor ability of the body part in consideration of the physique of the subject can be evaluated.
また、本発明に係る運動能力評価システムは、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価する運動能力評価システムであって、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出したあと、該特定値に基づいて所定の指標値を算出する特定値算出部と、前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値に係る指標値を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴としてもよい。これによれば、被験者の身体部位の運動能力をより一層精度良く評価することができる。 Further, the motor ability evaluation system according to the present invention is an exercise ability evaluation system that evaluates the exercise ability of a subject during physical movement in daily life, and the position of the body part and / or during the physical action of the subject in daily life. A body motion measurement unit that measures an angle, and a motor ability calculation that calculates the motion ability of the body part of the subject in time series based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit And at least three body parts of the upper body, left lower body, and right lower body based on the motor ability of the body part of the subject calculated in time series by the motor ability calculating unit. After calculation, a specific value calculation unit that calculates a predetermined index value based on the specific value, and at least three body parts calculated by the specific value calculation unit An evaluation result output unit that evaluates an index value related to a specific value of athletic ability as athletic ability at the time of physical movement of a subject's daily life and outputs the upper half, the left lower half, and the right lower half is output. It may be a feature. According to this, it is possible to evaluate the exercise ability of the body part of the subject with higher accuracy.
この指標値とは、単独または複数の部位の特定値を組み合わせて算出することを前提とする値である。また、この指標値の算出方法としては、例えば、以下の3つの式が挙げられる。なお、以下で示す各式で用いる関節部位や関節数は、評価する対象の動作や評価内容に応じて変更してもよい。また、左半身の特定値から右半身の特定値の差分をとるのか右半身の特定値から左半身の特定値の差分をとるかや上半身と下半身のどちらを分子、分母にとるかに関しては、評価する対象の動作や評価内容に応じて変更してもよい。 This index value is a value based on the premise that calculation is performed by combining specific values of a single part or a plurality of parts. Moreover, as a calculation method of this index value, the following three formulas are mentioned, for example. In addition, you may change the joint site | part and the number of joints which are used by each type | formula shown below according to operation | movement of evaluation object, and evaluation content. Also, regarding whether to take the difference between the specific value of the left half of the body from the specific value of the left half or the specific value of the left half of the body from the specific value of the right half or whether to take the upper body or the lower half as the numerator or denominator, You may change according to the operation | movement of evaluation object, or evaluation content.
n:関節番号
N:全関節数
ωTotal n:各特定値に対する重み係数
Xn:特定値
n: Joint number N: Total number of joints ω Total n : Weight coefficient for each specific value
Xn : specific value
n,m:関節番号
M:p2の算出に用いる全関節数
ωValance n,m:左半身と右半身の特定値の差分の絶対値に対する重み係数
X右(または左)半身 n:右(または左)半身の特定値
X左(または右)半身 m:左(または右)半身の特定値
n, m: number of joints M: total number of joints used for calculation of p 2 ω Valance n, m : weighting factor for absolute value of difference between specific values of left and right half
X right (or left) half body n : specific value of right (or left) half body
X Left (or right) half body m : Specific value of left (or right) half body
l,u:関節番号
L上半身(または下半身):p3の算出に用いる上半身(または下半身)の全関節数
U下半身(または上半身):p3の算出に用いる下半身(または上半身)の全関節数
ωRate l:上半身(または下半身)の特定値に対する重み係数
ωRate u:下半身(または上半身)の特定値に対する重み係数
X上半身(または下半身) l:上半身(または下半身)の特定値
X下半身(または上半身) u:下半身(または上半身)の特定値
l, u: joint number L upper body (or lower body): total number of joints U lower body upper body used for calculation of p 3 (or lower body) (or upper body): total number of joints of the lower body to be used for calculation of p 3 (or upper body) ω Rate l : Weight coefficient for specific value of upper body (or lower body) ω Rate u : Weight coefficient for specific value of lower body (or upper body)
X Upper body (or lower body) l : Specific value of upper body (or lower body)
X Lower body (or upper body) u : Specific value of lower body (or upper body)
また、本発明に係る運動能力評価システムは、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価する運動能力評価システムであって、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出したあと、該特定値に基づいて所定の指標値を算出して、該指標値に基づいて所定の得点を算出する特定値算出部と、前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値に係る得点を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴としてもよい。これによれば、被験者の身体部位の運動能力を分かり易く評価することができる。 Further, the motor ability evaluation system according to the present invention is an exercise ability evaluation system that evaluates the exercise ability of a subject during physical movement in daily life, and the position of the body part and / or during the physical action of the subject in daily life. A body motion measurement unit that measures an angle, and a motor ability calculation that calculates the motion ability of the body part of the subject in time series based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit And at least three body parts of the upper body, left lower body, and right lower body based on the motor ability of the body part of the subject calculated in time series by the motor ability calculating unit. After the calculation, a specific value calculation unit that calculates a predetermined index value based on the specific value and calculates a predetermined score based on the index value; and the specific value calculation unit The score related to the specific value of at least three body parts calculated from the above is evaluated as the athletic ability during physical movement of the subject in daily life, and is output for the upper body, the left lower body, and the lower right body It is good also as providing an evaluation result output part. According to this, it is possible to easily evaluate the exercise ability of the body part of the subject.
この得点Skの算出方法としては、例えば、以下の3つの式が挙げられる。 As a calculation method of the score S k , for example, the following three formulas can be given.
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : Reference value for each index value as the minimum score
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : Reference value for each index value as the minimum score
k:各指標値の番号
K:全指標値数
ωScore k:各指標値における得点の重み係数
Sk:各指標値に対する得点
k: number of each index value K: total number of index values ω Score k : weighting coefficient Sk of each index value Sk : score for each index value
また、前記特定値算出部は、前記身体情報入力部により入力された身体情報と同一または類似の身体情報を有する被験者ごとにグループ分けを行って、各グループごとに被験者の身体部位の特定値、指標値あるいは得点の集計処理を行ってもよい。これによれば、同一または類似の身体情報を有する被験者ごとに身体部位の運動能力を把握することができる。 Further, the specific value calculation unit performs grouping for each subject having physical information that is the same as or similar to the physical information input by the physical information input unit, and the specific value of the body part of the subject for each group, An index value or score totaling process may be performed. According to this, the motor ability of a body part can be grasped | ascertained for every test subject who has the same or similar body information.
また、前記評価結果出力部は、前記特定値算出部により算出された身体部位の特定値、指標値あるいは得点をレーダーチャートにより出力してもよい。これによれば、被験者の身体部位の運動能力を一見して分かり易く評価することができる。 The evaluation result output unit may output the specific value, index value, or score of the body part calculated by the specific value calculation unit using a radar chart. According to this, it is possible to easily evaluate the exercise ability of the body part of the subject at a glance.
また、前記評価結果出力部は、所定の人体モデルを出力するとともに、前記特定値算出部により算出された身体部位の運動能力の特定値、指標値あるいは得点を前記人体モデルの対応する身体部位に重ねて出力してもよい。これによれば、被験者の身体部位の運動能力を一見して分かり易く評価することができる。 In addition, the evaluation result output unit outputs a predetermined human body model, and the specific value, index value or score of the physical ability calculated by the specific value calculation unit is output to the corresponding body part of the human body model. You may output it repeatedly. According to this, it is possible to easily evaluate the exercise ability of the body part of the subject at a glance.
また、前記特定値算出部は、前記特定値算出部により算出された身体部位の特定値、指標値あるいは得点に基づいて、被験者の運動能力のレベル、要介護度のレベル、介護予防が必要となる確率、推定年齢のうち、少なくとも一つを出力してもよい。これによれば、被験者の運動能力のレベル、要介護度のレベル、介護予防が必要となる確率、推定年齢も把握することができる。 In addition, the specific value calculation unit needs the level of motor ability, the level of care required, and care prevention based on the specific value, index value or score of the body part calculated by the specific value calculation unit. At least one of the following probability and estimated age may be output. According to this, the level of athletic ability of the subject, the level of the level of care required, the probability that care prevention is required, and the estimated age can also be grasped.
本発明によれば、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価することができる。しかも、被験者の運動能力を上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力するので、例えば、身体動作の左右差が大きい被験者や、上半身と下半身で筋肉の衰え方に大きな差がある被験者などを考慮しながら運動能力を評価することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the athletic ability at the time of physical movement of a test subject's daily life can be evaluated. In addition, the exercise ability of the subject is output separately for the upper body, the lower left body, and the lower right body.For example, subjects with large differences in body movements, subjects with large differences in muscle weakness between the upper and lower bodies, etc. It is possible to evaluate athletic ability taking into account.
このため、被験者に対して、将来、運動能力の低下が生じる可能性があることを的確に示唆し得るため、それに応じて被験者が早い段階から所定のトレーニングや治療を行うことによって、サルコペニア等の疾患を減少させたり、被験者の筋力の低下を抑えることができ、ひいては個人の生活レベルの向上、社会の医療介護費負担の軽減を実現することが可能となる。 For this reason, in order to accurately suggest to the subject that there may be a decrease in athletic ability in the future, the subject can perform a predetermined training and treatment from an early stage accordingly, such as sarcopenia etc. It is possible to reduce the disease and suppress the decrease in the muscular strength of the test subject, and as a result, it is possible to improve the individual's living level and reduce the burden of medical care costs of society.
次に、本発明に係る日常生活における運動能力評価システム(以下、本システムという)の実施形態について図1〜図10を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、被験者の運動能力として身体部位の関節トルクを用いる場合について説明する。 Next, an embodiment of an athletic ability evaluation system in daily life (hereinafter referred to as the present system) according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where the joint torque of the body part is used as the exercise ability of the subject will be described.
本システムは、図1に示すように、介護予防のために被験者の日常生活の身体動作時における運動能力を評価するシステムであって、身体情報入力部10、身体動作計測部20、運動能力算出部30、特定値算出部40、並びに評価結果出力部50を備えている。 As shown in FIG. 1, this system is a system for evaluating the exercise ability of a subject during physical movements in daily life for the prevention of nursing care, and includes a body information input unit 10, a body movement measurement unit 20, and a movement ability calculation. Unit 30, specific value calculation unit 40, and evaluation result output unit 50.
なお、本システムは、PC、タブレット端末、スマートフォン、あるいは専用端末などの情報端末により実現され、記憶媒体またはネットワークを介して所定のプログラムがインストールされることにより機能する。 The system is realized by an information terminal such as a PC, a tablet terminal, a smartphone, or a dedicated terminal, and functions by installing a predetermined program via a storage medium or a network.
前記身体情報入力部10は、被験者の年齢、性別、体重、身長、人体寸法(周径や長さなど)、既往歴などの身体情報が入力される。また、後述するように、被験者の身体部位の質量、質量中心値、慣性モーメントなどの身体情報が入力されてもよい。 The physical information input unit 10 is input with physical information such as the subject's age, sex, weight, height, human body dimensions (circumference, length, etc.), and past medical history. Moreover, as will be described later, body information such as the mass of the body part of the subject, the mass center value, and the moment of inertia may be input.
前記身体動作計測部20は、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置と角度を計測する。この被験者の日常生活の身体動作として、立ち上がり動作、歩行動作、片脚立ち動作、スクワット動作などが挙げられる。また、身体部位として、少なくとも上半身(胴体、以下「体幹」という)、左側の下半身(左脚)、右側の下半身(右脚)などが挙げられる。本実施形態では、前記身体動作計測部20は、モーションキャプチャ装置等により被験者の身体動作から被験者の身体部位の3次元位置および/または角度の時系列データを計測する The body motion measuring unit 20 measures the position and angle of the body part during the body motion in the daily life of the subject. Examples of the body movement of the subject in daily life include a standing-up movement, a walking movement, a one-leg standing movement, and a squat movement. The body part includes at least the upper body (torso, hereinafter referred to as “trunk”), the lower left body (left leg), the lower right body (right leg), and the like. In the present embodiment, the body motion measuring unit 20 measures time-series data of the three-dimensional position and / or angle of the body part of the subject from the body motion of the subject using a motion capture device or the like.
なお、前記身体動作計測部20は、各部10、30、40、50と同一装置で構成されてもよいし、あるいは別の装置で構成されてもよい。また、身体部位の3次元位置および/または角度の時系列データを用いるものとしたが、2次元位置および/または角度の時系列データを用いてもよい。 In addition, the said body motion measurement part 20 may be comprised with the same apparatus as each part 10, 30, 40, 50, or may be comprised with another apparatus. Further, the time-series data of the three-dimensional position and / or angle of the body part is used, but the time-series data of the two-dimensional position and / or angle may be used.
前記運動能力算出部30は、前記身体動作計測部20による身体部位の位置と角度の計測結果に基づいて、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の運動能力を時系列的に算出する。 The athletic ability calculating unit 30 calculates the athletic ability of the body part in a time series based on the measurement result of the position and angle of the body part by the body action measuring unit 20 at the time of the body movement of the subject in daily life.
具体的には、前記運動能力算出部30は、まず、身体動作計測部20により計測された被験者の身体部位の3次元位置および/または角度の時系列データに基づいて被験者の身体部位の姿勢を求めるとともに、四次のルンゲグッタ法などの微分の手法を用いて被験者の身体部位の関節の角度q、角速度q’および角加速度q”を算出する。そして、運動能力算出部30は、それら被験者の身体部位の姿勢と、関節の角度q、角速度q’および角加速度q”とに基づいて、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の関節トルクを逆動力学的に算出する。この身体部位の関節トルクは、定式化して算出する方法や、数値シミュレーションで算出する方法が考えられる。 Specifically, the athletic ability calculation unit 30 first determines the posture of the body part of the subject based on the time-series data of the three-dimensional position and / or angle of the body part of the subject measured by the body motion measurement unit 20. In addition, the joint angle q, the angular velocity q ′, and the angular acceleration q ″ of the body part of the subject are calculated using a differential method such as a fourth-order Runge-Gutta method. Based on the posture of the body part, the joint angle q, the angular velocity q ′, and the angular acceleration q ″, the joint torque of the body part at the time of physical movement of the subject's daily life is calculated inversely. A method of calculating the joint torque of the body part by formulation or a method of calculating by a numerical simulation can be considered.
本実施形態では、前記運動能力算出部30は、加速度項M(q)、コリオリ・遠心力項C(q、q’)、重力項G(q)、外力項(床や椅子からの反力など)E (q、q’)を用いて下式により身体部位の関節のトルクτを算出する。 In the present embodiment, the athletic ability calculation unit 30 includes an acceleration term M (q), a Coriolis / centrifugal force term C (q, q ′), a gravity term G (q), an external force term (such as a reaction force from a floor or a chair). ) The joint torque τ of the body part is calculated by the following equation using E (q, q ′).
[式1]
[Formula 1]
また、加速度項M(q)、コリオリ・遠心力項C(q、q’)、重力項G(q)、外力項E (q、q’)は下式により表される。なお、nは自由度を表し、( )T は転置行列を示す。 The acceleration term M (q), the Coriolis / centrifugal force term C (q, q ′), the gravity term G (q), and the external force term E (q, q ′) are represented by the following equations. Note that n represents a degree of freedom, and () T represents a transposed matrix.
[式2]
[Formula 2]
前記運動能力算出部30の関節トルクの算出に必要となる身体各部位の質量、質量中心位置、慣性モーメントなどのパラメータは、身体情報入力部10で入力された被験者の年齢、性別、体重、人体寸法の情報に基づいて、あらかじめ準備された被験者の身体的特徴ごとの平均的なパラメータを割り当ててもよい。あるいは、被験者の年齢、性別、体重、人体寸法の情報によらず、あらかじめ準備された身体各部位の質量、質量中心位置、慣性モーメントなどのパラメータを割り当ててもよい。これによって、パラメータの入力の手間や入力ミスを回避することができる。 Parameters such as the mass of each part of the body, the position of the center of mass, and the moment of inertia necessary for the calculation of the joint torque of the athletic ability calculation unit 30 are the age, sex, weight, and human body of the subject input by the body information input unit 10. Based on the dimensional information, an average parameter for each physical feature of the subject prepared in advance may be assigned. Alternatively, parameters such as mass, mass center position, and moment of inertia of each body part prepared in advance may be assigned regardless of information on the age, sex, weight, and human body dimensions of the subject. Thereby, it is possible to avoid the trouble of inputting parameters and input errors.
前記特定値算出部40は、図2に示すように、運動能力算出部30により時系列的に算出された被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出する。 As shown in FIG. 2, the specific value calculation unit 40 is based on the exercise ability of the body part at the time of physical movement of the subject's daily life calculated by the exercise ability calculation unit 30 in time series. Specific values of the motor ability of at least three body parts of the lower body and the lower body of the right side are calculated.
具体的には、前記特定値算出部40は、図2に示すように、前記運動能力算出部30により算出された被験者の身体部位の各関節の位置/角度q、速度/角速度q’、加速度/角加速度q”および/または関節トルク/関節力τの時系列データに対して、最大値、最小値、平均値、中央値、積分値、微分値、総和、標準偏差などを、日常生活の身体動作時における身体部位の運動能力の特定値として算出する。 Specifically, as shown in FIG. 2, the specific value calculation unit 40 calculates the position / angle q, velocity / angular velocity q ′, acceleration of each joint of the body part of the subject calculated by the athletic ability calculation unit 30. / Angular acceleration q ″ and / or joint torque / joint force τ time series data, maximum value, minimum value, average value, median value, integral value, differential value, sum, standard deviation, etc. It is calculated as a specific value of the motor ability of the body part during body movement.
なお、前記特定値算出部40は、最大値、最小値、平均値、中央値、積分値、微分値、総和、標準偏差などの演算を行う前に絶対値やフィルター処理を行い、運動の違いをより明確にするための処理を行ってもよい。 The specific value calculation unit 40 performs absolute values and filter processing before performing calculations such as maximum value, minimum value, average value, median value, integral value, differential value, sum, standard deviation, and so on. You may perform the process for clarifying.
また、前記特定値算出部40は、身体部位の特定値をそのまま算出してもよいが、[式1]で示した重力項Gを差し引いた状態で身体部位の関節トルクから特定値を算出してもよい。また、身体部位の特定値を被験者または身体部位の質量、体積、面積、密度、長さ、径、あるいはそれらの積により正規化してもよい。 Further, the specific value calculation unit 40 may calculate the specific value of the body part as it is, but calculates the specific value from the joint torque of the body part in a state where the gravity term G shown in [Equation 1] is subtracted. May be. In addition, the specific value of the body part may be normalized by the mass, volume, area, density, length, diameter, or product of the subject or the body part.
また、前記特定値算出部40は、被験者の日常生活の身体動作時における各身体部位の特定値に基づき所定の指標値を算出してもよい。 Further, the specific value calculation unit 40 may calculate a predetermined index value based on the specific value of each body part at the time of physical movement of the subject in daily life.
例えば、指標値の算出の第1の例として、各身体部位の関節トルクの絶対値処理後のデータにおける最大値から指標値を算出する場合について説明すると、身体各部位の特定値Xnの総和XTotalを算出することにより、被験者の運動能力を示す指標値p1を下式のように算出してもよい。 For example, as a first example of calculating the index value, a case where the index value is calculated from the maximum value in the data after the absolute value processing of the joint torque of each body part will be described. The total sum of the specific values Xn of each body part By calculating X Total , an index value p 1 indicating the exercise ability of the subject may be calculated as in the following equation.
[式3]
n:関節番号
N:全関節数
ωTotal n:各特定値に対する重み係数
Xn:特定値
[Formula 3]
n: Joint number N: Total number of joints ω Total n : Weight coefficient for each specific value
Xn : specific value
例えば、絶対値処理後の関節トルクの動作区間における最大値τMax nを特定値Xnとして用いて、体幹、左股関節、右股関節、左膝関節、右膝関節、左足関節、右足関節の絶対値処理後の関節トルクの総和τTotalを算出し、被験者がどの程度大きな力を発揮することができたかを示す指標値p1を算出する場合、下式のように算出してもよい。 For example, using the maximum value τ Max n in the joint torque operation section after the absolute value processing as the specific value X n , the trunk, left hip joint, right hip joint, left knee joint, right knee joint, left foot joint, right foot joint When calculating the sum τ Total of the joint torque after the absolute value processing and calculating the index value p 1 indicating how much force the subject can exert, the following formula may be used.
[式4]
n:関節番号
N:全関節数
τTotal:絶対値処理後の関節トルクの最大値の総和
ωTotal n:絶対値処理後の各関節トルクの最大値に対する重み係数
τMax n:絶対値処理後の各関節トルクの最大値
[Formula 4]
n: Joint number N: Total number of joints τ Total : Sum of maximum values of joint torque after absolute value processing ω Total n : Weight coefficient τ Max n for the maximum value of each joint torque after absolute value processing: After absolute value processing Maximum value of each joint torque
また、指標値の算出の第2の例として、左半身と右半身の特定値Xnの差分の絶対値を算出することで、被験者がどの程度、左右バランス良く力を発揮することができたかを示す指標値p2を下式のように算出してもよい。なお、左半身の特定値から右半身の特定値の差分をとるのか右半身の特定値から左半身の特定値の差分をとるかは、評価する対象の動作や評価内容に応じて変更してもよい。 In addition, as a second example of the calculation of the index value, to what extent the subject was able to exert power in a good balance between the left and right bodies by calculating the absolute value of the difference between the specific values Xn of the left and right bodies. An index value p 2 indicating the above may be calculated as in the following equation. Whether to take the difference between the specific value of the left half and the specific value of the right half or whether to take the difference between the specific value of the right half and the specific value of the left half depends on the action to be evaluated and the content of the evaluation. Also good.
[式5]
n,m:関節番号
M:p2の算出に用いる全関節数
ωValance n,m:左半身と右半身の特定値の差分の絶対値に対する重み係数
X右(または左)半身 n:右(または左)半身の特定値
X左(または右)半身 m:左(または右)半身の特定値
[Formula 5]
n, m: number of joints M: total number of joints used for calculation of p 2 ω Valance n, m : weighting factor for absolute value of difference between specific values of left and right half
X right (or left) half body n : specific value of right (or left) half body
X Left (or right) half body m : Specific value of left (or right) half body
例えば、左股関節、右股関節、左膝関節、右膝関節、左足関節、右足関節の絶対値処理後の関節トルクの最大値τMax nを特定値Xnとして用いて、下肢の左右バランスを示す指標値p2を算出した場合、下式のように算出してもよい。 For example, the left and right balance of the lower limb is shown using the maximum value τ Max n of the joint torque after the absolute value processing of the left hip joint, right hip joint, left knee joint, right knee joint, left foot joint, and right foot joint as the specific value Xn. when calculating the index value p 2, it may be calculated by the following equation.
[式6]
ωValance n:左半身と右半身の特定値の差分の絶対値に対する重み係数
τMax n:絶対値処理後の関節トルクの最大値
[Formula 6]
ω Valance n : Weighting factor τ Max n for the absolute value of the difference between the specific values of the left and right body: Max value of joint torque after absolute value processing
また、指標値の算出の第3の例として、上半身側と下半身側の特定値Xnの比率を算出することで、被験者が上半身側と下半身側のどちらの部位を大きく動かして、動作を行ったかを示す指標値p3を下式のように算出してもよい。なお、上半身と下半身のどちらを分子、分母にとるかについては、評価する対象の動作や評価内容に応じて変更してもよい。 In addition, as a third example of the calculation of the index value, by calculating the ratio of the specific value Xn between the upper body side and the lower body side, the subject moves either the upper body side or the lower body side and moves. the index value p 3 showing the Taka may be calculated by the following equation. Note that whether the upper body or the lower body is taken as the numerator or denominator may be changed according to the operation to be evaluated and the evaluation content.
[式7]
l,u:関節番号
L上半身(または下半身):p3の算出に用いる上半身(または下半身)の全関節数
U下半身(または上半身):p3の算出に用いる下半身(または上半身)の全関節数
ωRate l:上半身(または下半身)の特定値に対する重み係数
ωRate u:下半身(または上半身)の特定値に対する重み係数
X上半身(または下半身) l:上半身(または下半身)の特定値
X下半身(または上半身) u:下半身(または上半身)の特定値
[Formula 7]
l, u: joint number L upper body (or lower body): total number of joints U lower body upper body used for calculation of p 3 (or lower body) (or upper body): total number of joints of the lower body to be used for calculation of p 3 (or upper body) ω Rate l : Weight coefficient for specific value of upper body (or lower body) ω Rate u : Weight coefficient for specific value of lower body (or upper body)
X Upper body (or lower body) l : Specific value of upper body (or lower body)
X Lower body (or upper body) u : Specific value of lower body (or upper body)
例えば、体幹、左股関節、右股関節、左膝関節、右膝関節、左足関節、右足関節の絶対値処理後の関節トルクの最大値τMax nを特定値Xnとして用いて、指標値p3を算出した場合、下式のように算出してもよい。 For example, using the maximum value τ Max n of the joint torque after the absolute value processing of the trunk, the left hip joint, the right hip joint, the left knee joint, the right knee joint, the left foot joint, and the right foot joint as the specific value X n , the index value p When 3 is calculated, it may be calculated as in the following equation.
[式8]
ωRate n:特定値に対する重み係数
τMax n:絶対値処理後の関節トルクの最大値
[Formula 8]
ω Rate n : Weight coefficient τ Max n for a specific value: Maximum value of joint torque after absolute value processing
また、前記特定値算出部40は、上述の各指標値に基づいて被験者の運動能力に係る得点を算出してもよい。 In addition, the specific value calculation unit 40 may calculate a score related to the exercise ability of the subject based on each index value described above.
例えば、得点の算出の第1の例として、絶対値処理後の関節トルクの最大値の総和に基づく指標値p1のように、運動能力が高いほど指標値が大きくなる関係性がある場合、下式により得点を算出してもよい。 For example, as a first example of score calculation, there is a relationship in which the index value increases as the motor ability increases, as in the index value p 1 based on the sum of the maximum values of joint torque after absolute value processing. You may calculate a score by the following formula.
[式9]
[Formula 9]
[式10]
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値
fk:各指標値に対する得点(pMin k<pk<pMax kの条件を満たす場合)
[Formula 10]
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : reference value of each index value to be the minimum score f k : score for each index value (when the condition of p Min k <p k <p Max k is satisfied)
また、得点の算出の第2の例として、左側の下半身と右側の下半身の関節トルクの最大値の差分の絶対値に基づく指標値p2のように値が小さくなるほどバランス良くトルクが発揮されていることを示す場合、同様に下式により得点を算出してもよい。 Further, as a second example of score calculation, the torque is more well balanced as the value becomes smaller, such as the index value p 2 based on the absolute value of the difference between the maximum values of the joint torques of the lower left body and the right lower body. In the case of showing that the score is, the score may be calculated by the following formula.
[式11]
[Formula 11]
[式12]
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値
fk:各指標値に対する得点(pMin k<pk<pMax kの条件を満たす場合)
[Formula 12]
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : reference value of each index value to be the minimum score f k : score for each index value (when the condition of p Min k <p k <p Max k is satisfied)
また、得点の算出の第3の例として、上式で算出された各値に対する得点から、被験者の運動能力に関する総合得点STotalを下式により算出してもよい。 Further, as a third example of the score calculation, the total score S Total regarding the exercise ability of the subject may be calculated by the following equation from the score for each value calculated by the above equation.
[式13]
k:各指標値の番号
K:全指標値数
ωScore k:各指標値における得点の重み係数
Sk:各指標値に対する得点
[Formula 13]
k: number of each index value K: total number of index values ω Score k : weighting coefficient Sk of each index value Sk : score for each index value
なお、得点の算出方法は上述のものに限定されるものではなく、上述以外の複数の指標値pkを算出して、総合得点STotalを算出してもよい。 Note that the score calculation method is not limited to the above, and the total score S Total may be calculated by calculating a plurality of index values p k other than those described above.
また、前記特定値算出部40は、前記身体情報入力部10に入力された複数の被験者の年齢、性別、身体寸法、既往歴から類似した身体情報を有する被験者ごとにグループ分けをして、各グループごとに特定値、指標値あるいは得点の平均値や標準偏差などを算出してもよい。 In addition, the specific value calculation unit 40 is grouped for each subject having similar physical information from the age, sex, body dimensions, and past history of a plurality of subjects input to the physical information input unit 10, A specific value, an index value, an average value of scores, a standard deviation, or the like may be calculated for each group.
前記評価結果出力部50は、前記特定値算出部40により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値、指標値あるいは得点を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する。 The evaluation result output unit 50 evaluates the specific values, index values or scores of at least three body parts calculated by the specific value calculation unit 40 as the motor ability during physical movement of the subject in daily life. Output to the upper body, the lower body on the left, and the lower body on the right.
例えば、図4、5に示すように、被験者の上半身、左側の下半身、右側の下半身の少なくとも3つの部位の特定値を人体モデルの各部位の該当箇所の上に重ねて出力した場合、体幹の衰え度合いや下半身の左右バランスを瞬時に把握することができる。 For example, as shown in FIGS. 4 and 5, when specific values of at least three parts of the subject's upper body, left lower body, and right lower body are output over the corresponding parts of each part of the human body model, It is possible to instantly grasp the degree of decline and the left / right balance of the lower body.
また、図6、7に示すように、身体部位の特定値を体重などで正規化した値を出力した場合、被験者の体格差を考慮して、運動能力を把握することができる。 As shown in FIGS. 6 and 7, when a value obtained by normalizing a specific value of a body part with a body weight or the like is output, the exercise ability can be grasped in consideration of the physique difference of the subject.
また、図8に示すように、運動能力の総合得点を出力した場合、高齢者の運動能力の度合いを容易に把握することができる。 Moreover, as shown in FIG. 8, when the total score of athletic ability is output, the degree of athletic ability of the elderly can be easily grasped.
また、図9、10に示すように、各指標値の得点をレーダーチャートで出力した場合、リハビリによって改善すべき箇所(左右差を改善する必要があるのか、または体幹を鍛える必要があるのかなど)をより把握しやすくなる。 Moreover, as shown in FIGS. 9 and 10, when the score of each index value is output on a radar chart, it should be improved by rehabilitation (whether the left / right difference needs to be improved or the trunk needs to be trained) Etc.).
なお、本実施形態では、最大の関節トルクを出力したが、それと共に、またはそれに代えて、関節トルクの最小値、最大値、平均値、中央値、積分値、微分値、総和、標準偏差などを出力してもよい。また、関節トルクと共に、またはそれに代えて、関節位置/角度、関節速度/角速度、関節加速度/角加速度、頭の位置姿勢、頭の移動速度、頭の移動加速度、関節力、重心位置、重心移動速度、重心移動加速度などの特定値を、被験者の日常生活における運動能力と評価して出力してもよい。また、本実施形態では、体幹のみを上半身として用いたが、それと共に、またはそれに代えて、頭や腕などの特定値を用いてもよい。また、運動能力に関する得点や要介護度のレベルや介護予防が必要となりうる確率、推定年齢などをあわせて出力してもよい。 In the present embodiment, the maximum joint torque is output, but together with or instead of it, the minimum value, maximum value, average value, median value, integral value, differential value, sum, standard deviation, etc. of the joint torque May be output. In addition to or instead of joint torque, joint position / angle, joint speed / angular speed, joint acceleration / angular acceleration, head position and orientation, head movement speed, head movement acceleration, joint force, center of gravity position, center of gravity movement Specific values such as speed and center-of-gravity movement acceleration may be evaluated and output as exercise ability of the subject in daily life. In the present embodiment, only the trunk is used as the upper body, but specific values such as the head and arms may be used together with or instead of it. In addition, the score related to athletic ability, the level of the level of care required, the probability that care prevention may be required, the estimated age, etc. may be output together.
次に本システムの動作について図3に示すフローチャートを用いて説明する。 Next, the operation of this system will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、前記身体情報入力部10に、被験者の年齢、性別、体重、身長、人体寸法(周径や長さなど)、既往歴などの身体情報が入力される(S1)。また、被験者の身体部位の質量、質量中心値、慣性モーメントなどの身体情報が入力されてもよい。 First, physical information such as the subject's age, sex, weight, height, human body dimensions (circumference, length, etc.), past history, and the like is input to the physical information input unit 10 (S1). In addition, body information such as the mass of the subject's body part, the center of mass value, and the moment of inertia may be input.
そして、前記身体動作計測部20が、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置と角度をモーションキャプチャ装置等により計測する(S2)。 Then, the body motion measuring unit 20 measures the position and angle of the body part during the body motion in the daily life of the subject using a motion capture device or the like (S2).
そして、前記運動能力算出部30が、身体情報入力部10に入力された身体情報と、身体動作計測部20による身体部位の位置と角度の計測結果に基づいて、被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の関節トルク/関節力を逆動力学を用いて時系列的に算出する(S3)。 Based on the physical information input to the physical information input unit 10 and the measurement result of the position and angle of the body part by the physical motion measurement unit 20, the athletic ability calculation unit 30 performs the physical motion of the subject in daily life. The joint torque / joint force of the body part is calculated in time series using inverse dynamics (S3).
そして、前記特定値算出部40は、運動能力算出部30により時系列的に算出された被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の関節トルクに基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の関節トルクの特定値を算出する(S4)。具体的には、前記特定値算出部40は、前記運動能力算出部30により算出された被験者の身体部位の各関節の位置/角度q、速度/角速度q’、加速度/角加速度q”および/または関節トルク/関節力τの時系列データに対して、最大値、最小値、平均値、中央値、積分値、微分値、総和、標準偏差などを日常生活の身体動作時における身体部位の特定値として算出する。このとき、前記特定値算出部40は、身体情報入力部10により入力された体重、身長、あるいは人体寸法(周径や長さなど)に基づいて特定値を正規化してもよい。 Then, the specific value calculation unit 40 is based on the joint torque of the body part at the time of physical movement of the subject's daily life calculated by the athletic ability calculation unit 30 in time series, the upper body, the left lower body, and the right side Specific values of joint torques of at least three body parts of the lower body are calculated (S4). Specifically, the specific value calculating unit 40 calculates the position / angle q, velocity / angular velocity q ′, acceleration / angular acceleration q ″, and acceleration / angular acceleration q ″ of each joint of the body part of the subject calculated by the athletic ability calculating unit 30. Or, for the time series data of joint torque / joint force τ, the maximum value, minimum value, average value, median value, integral value, differential value, sum, standard deviation, etc., specify the body part during daily body movement At this time, the specific value calculation unit 40 may normalize the specific value based on the weight, height, or human body dimensions (circumference, length, etc.) input by the body information input unit 10. Good.
そして、前記評価結果出力部50は、図4〜図10に示すように、前記特定値算出部40により算出された少なくとも3つの身体部位の関節トルク/関節力の特定値、指標値あるいは得点を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する(S5)。 Then, as shown in FIGS. 4 to 10, the evaluation result output unit 50 uses the specific values, index values, or scores of the joint torque / joint force of at least three body parts calculated by the specific value calculation unit 40. Then, it is evaluated as athletic ability at the time of physical movement of the subject's daily life, and the upper body, the left lower body, and the right lower body are output separately (S5).
<実施例1>
本実施例では、非高齢者6名と高齢者6名の合計12名の被験者を対象としている。身体動作の測定では、モーションキャプチャ装置Kinectセンサー(Microsoft社製、フレームレート30fps)を用いて、椅子に座っている状態から立ち上がるという日常生活における身体動作について、被験者の身体各部の位置と姿勢の時系列データを計測した。
<Example 1>
In the present embodiment, a total of 12 subjects including 6 non-elderly people and 6 elderly people are targeted. In the measurement of body movement, using the motion capture device Kinect sensor (manufactured by Microsoft, frame rate 30fps), the body movement in the daily life of standing up from a chair sitting position and posture of each part of the subject's body Series data was measured.
各被験者の右足、右下腿、右大腿、左足、左下腿、左大腿および体幹(胴体)の7つの身体部位に係る7リンクモデルを想定し、計測した時系列データを用いたシミュレーションを行った。これにより、各被験者の右股関節、左股関節、右膝関節、左膝関節および体幹の関節トルクを時系的に算出した。そこから、椅子から立ち上がるまでの動作区間において推定した関節トルクの時系列データに対して絶対値を算出した。そして、この時系列データから最大値を抽出し、特定値として出力した。 A simulation using the measured time-series data was performed assuming a 7-link model related to 7 body parts including the right foot, right lower leg, right thigh, left foot, left lower leg, left thigh and trunk (torso) of each subject. . Thereby, the joint torques of the right hip joint, the left hip joint, the right knee joint, the left knee joint, and the trunk of each subject were temporally calculated. From there, the absolute value was calculated for the time series data of the joint torque estimated in the motion section from the chair standing up. And the maximum value was extracted from this time series data, and it output as a specific value.
なお、本実施例のその他の設定事項については、下記のとおりである。
・床や椅子からの反力はないものとした。
・関節トルクはカットオフ周波数3Hzのローパスフィルタ処理を行った。
・身体部位の各質量、慣性モーメント、質量中心位置などは全被験者共通のパラメータを用いた。
・質量中心位置は各身体部位のリンク長の半分と定義した。
・被験者には、普段、日常生活において、椅子から立ち上がる時と同程度の力の入れ具合で立ち上がってもらうように口頭指示を与えた。
Other setting items of the present embodiment are as follows.
・ There was no reaction force from the floor or chair.
・ The joint torque was low-pass filtered with a cutoff frequency of 3 Hz.
-The parameters common to all subjects were used for each mass of body part, moment of inertia, center of mass, etc.
-The center of mass position was defined as half the link length of each body part.
・ Subjects were usually given verbal instructions to get up in the daily life with the same level of force as when they got up from the chair.
推定した関節トルクの絶対値処理後の時系列データに対して最大値を特定値として取り扱った場合、各被験者の立ち上がり動作における右股関節、左股関節、右膝関節、左膝関節および体幹の特定値は、非高齢者の被験者および高齢者の被験者について、それぞれ図4、図5に示すとおりとなった。図4に示すように、非高齢者は6名とも身体各部においてそれぞれの特定値がおおよそ同程度の大きさとなっており、類似した特定値のパターンが見られる。それに対して、図5に示すように、高齢者は各被験者ごとに身体各部の特定値が異なっており、各被験者ごとに異なった特定値のパターンが見られる結果となった。 When the maximum value is treated as a specific value for the time series data after the absolute value processing of the estimated joint torque, the right hip joint, left hip joint, right knee joint, left knee joint and trunk are identified in the standing motion of each subject The values were as shown in FIGS. 4 and 5 for the non-elderly subjects and the elderly subjects, respectively. As shown in FIG. 4, the specific values of all six non-elderly people are approximately the same in each part of the body, and similar specific value patterns can be seen. On the other hand, as shown in FIG. 5, the elderly have different specific values for each part of the body for each subject, and a pattern with different specific values for each subject was observed.
特に高齢者はSub.7、Sub.8、Sub.9の結果で見られるように体幹の特定値が小さくなり、非高齢者の被験者よりも体幹の筋力の衰えが見られる。また、高齢被験者のSub.9、Sub.12は股関節の数値が左右でおおよそ1.5〜2倍ほど異なっており、下半身の左右バランスが悪くなっている様子が見られる。 In particular, the elderly have a lower trunk specific value as seen in the results of Sub.7, Sub.8, and Sub.9, and the muscle strength of the trunk declines more than non-elderly subjects. In addition, the elderly subjects Sub.9 and Sub.12 have hip joint values that are approximately 1.5 to 2 times different from each other on the left and right, and the left-right balance of the lower body is poor.
特許文献5のように、下肢のみを評価した場合には、高齢者の体幹の衰えを見逃してしまう恐れがあったが、本発明では、上半身と下半身の左半身側と右半身側の3つの部位の特定値を出力することで、体幹の衰え度合いと左右バランスを総合的に評価でき、より多面的に高齢者の運動能力の衰え度合いを捉えることができる。 When only the lower limbs are evaluated as in Patent Document 5, there is a fear that the elderly's trunk may be overlooked. However, in the present invention, the upper half and the lower half of the left half and the right half of the body are not included. By outputting specific values of one part, it is possible to comprehensively evaluate the degree of decline of the trunk and the left-right balance, and to capture the degree of decline of the exercise ability of the elderly in a multifaceted manner.
<実施例2>
本実施例では、実施例1で算出した関節トルクの絶対値の最大値に対して、各被験者の体格を考慮し、体重と性別の情報から身体部位の各質量を割り当てて、シミュレーションを行った。その結果、関節トルクは、各被験者の体格に応じた値が得られた。体重と性別の情報から身体部位の各質量の割り当てでは、高齢者群の被験者においては、「岡田ら;「日本人高齢者の身体部分慣性特性」、バイオメカニズム13」の質量比を用いて各被験者の体重から部位質量を推定した。非高齢者群の被験者においては、「阿江ら;「日本人アスリートの身体部分慣性特性の推定」、バイオメカニズム11」の質量比を用いて各被験者の体重から部位質量を推定した。また、各被験者の体格差を考慮するために関節トルクの最大値を各被験者の体重により正規化した値を特定値として出力した。
<Example 2>
In this example, simulation was performed by assigning each mass of the body part from the weight and sex information in consideration of the physique of each subject with respect to the absolute value of the absolute value of the joint torque calculated in Example 1. . As a result, a value corresponding to the physique of each subject was obtained as the joint torque. In the assignment of each mass of the body part from the weight and gender information, in the elderly group subjects, each of the mass ratios of “Okada et al .;“ Body part inertia characteristic of Japanese elderly ”, biomechanism 13” is used. The site mass was estimated from the subject's body weight. In the non-elderly group of subjects, the mass of each part was estimated from the body weight of each subject using the mass ratio of “Ae et al.,“ Estimation of Body Part Inertia Characteristics of Japanese Athletes ”, Biomechanism 11”. In addition, in order to take into account the physique difference of each subject, a value obtained by normalizing the maximum value of joint torque with the weight of each subject was output as a specific value.
シミュレーションの結果、各被験者の立ち上がり動作における右股関節、左股関節、右膝関節、左膝関節および体幹の関節トルクの最大値を体重で正規化した値は、非高齢者の被験者および高齢者の被験者それぞれ、図6、図7に示すとおりとなった。これによれば、被験者の体格を考慮した結果を得ることができる。 As a result of the simulation, the values obtained by normalizing the maximum value of the joint torque of the right hip joint, the left hip joint, the right knee joint, the left knee joint, and the trunk in the standing motion of each subject by the body weight are determined for the non-elderly subjects and the elderly. The test subjects were as shown in FIGS. 6 and 7, respectively. According to this, a result in consideration of the physique of the subject can be obtained.
なお、被験者の体重の情報のみを用いる例を示したが、被験者の身長、体重、年齢、部位長といった複数の情報を用いてもよく、そこから身体部位の各質量、慣性モーメント、質量中心位置などのパラメータを割り当ててもよい。 In addition, although the example using only the subject's weight information was shown, a plurality of pieces of information such as the subject's height, weight, age, and part length may be used, from which each mass, moment of inertia, center of mass position of the body part Etc. may be assigned.
<実施例3>
本実施例では、複数の運動能力の特定値を算出し、被験者の運動能力の得点を算出した。 本実施例では、実施例2で算出した特定値を用いて、関節トルクの総和τTotalを算出し、被験者がどの程度大きな力を発揮することができたかを示す指標値p1を[式4]によって算出した。また、絶対値処理後の関節トルクの最大値の差分の絶対値を算出することで、被験者がどの程度、左右バランス良く力を発揮することができたかを示す指標値p2を[式6]によって算出した。そして、上半身と下半身のどちらの力を大きく発揮して、動作を行ったかを示す指標値p3を[式8]を用いて算出した。ただし、モーションキャプチャー装置によって、足首関節の3次元データを精度良く測定することが困難であったため、今回の実施例では、足関節の値は用いなかった。
<Example 3>
In this example, a specific value of a plurality of athletic abilities was calculated, and a score for the athletic ability of the subject was calculated. In the present embodiment, the total value τ Total of joint torques is calculated using the specific value calculated in the second embodiment, and an index value p 1 indicating how much force the subject can exert is expressed by [Expression 4]. ] Was calculated. Further, by calculating the absolute value of the difference between the maximum values of the joint torque after the absolute value processing, an index value p 2 indicating how much the subject was able to exert the right and left balance [Expression 6] Calculated by Then, to demonstrate increased either force the upper body and lower body, an index value p 3 indicating which performs an operation was calculated using the equation 8]. However, since it was difficult to accurately measure the three-dimensional data of the ankle joint with the motion capture device, the value of the ankle joint was not used in this example.
なお、本実施例のその他の設定事項については、下記のとおりである。
・実施例2の結果を参考にして、p1とp3は値が大きくなるほど運動能力が高いことを示す指標値として、[式9]、[式10]を用いて得点を算出した。p2は値が小さいほど運動能力が高いことを示す指標値として、[式11] 、[式12]を用いて得点を算出した。
・絶対値処理値の関節トルクの最大値の総和p1の算出において、[式4]の重み係数を、ωTotal 体幹=1、ωTotal 左股関節=1、ωTotal 右股関節=1、ωTotal 左膝関節=1、ωTotal 右膝関節=1、ωTotal 左足関節=1、ωTotal 右足関節=0とした。ここで、ωTotal 左足関節=0、ωTotal 右足関節=0としているのは、モーションキャプチャー装置によって、精度良く足部の3次元データを測定することが困難であったため、足関節の関節トルクが必要充分な精度で算出できていないと判断したためである。
Other setting items of the present embodiment are as follows.
- The results of Example 2 with reference, as the p 1 and p 3 is an index value indicating that the higher exercise capacity value increases, [Expression 9], was calculated score using the equation 10]. As p 2 is the index value indicates a higher exercise capacity smaller the value, [Formula 11] was calculated scores using Expression 12].
In calculating the total sum p 1 of the joint torque maximum values of the absolute value processing values, the weighting coefficient of [Equation 4] is ω Total trunk = 1, ω Total left hip joint = 1, ω Total right hip joint = 1, ω Total left knee joint = 1, ω Total right knee joint = 1, ω Total left foot joint = 1, ω Total right foot joint = 0. Here, the reason that ω Total left ankle joint = 0 and ω Total right ankle joint = 0 is that it is difficult to accurately measure the three-dimensional data of the foot with the motion capture device. This is because it has been determined that the calculation cannot be performed with the necessary and sufficient accuracy.
一方、
・左右バランス良く力を発揮することができたかを示す値p2の算出において、[式6]の重み係数をωValance 股関節=1、ωValance 膝関節=1、ωValance 足関節=0とした。
・絶対値処理後の関節トルクの最大値の総和p1の最低得点とする基準値pMin 1=0.01、最高得点とする基準値pMax 1=4.0とした。
・被験者がどの程度、左右バランス良く力を発揮することができたかを示す値p2の最低得点とする基準値pMax 2=1.5、最高得点とする基準値pMin 2=0.01とした。
・被験者が上半身と下半身のどちらの力を大きく発揮して、動作を行ったかを示す値p3の最低得点とする基準値pMin 3=0.1、最高得点とする基準値pMax 3=2.0とした。
・[式13]の重み係数をωScore 1=0.1、ωScore 2=0.45、ωScore 3=0.45として総合得点STotalを算出した。
・被験者が上下半身と下半身のどちらの力を大きく発揮して、動作を行ったかを示す値の算出において、[式8]の重み係数、ωRate 体幹=1、ωRate 左股関節=1、ωRate 右股関節=1、ωRate 左膝関節=1、ωRate 右膝関節=1、ωRate 左足関節=0、ωRate 右足関節=0とした。
on the other hand,
In the calculation of the value p 2 indicating whether or not the force can be exerted with a good balance between left and right, the weighting coefficient of [Equation 6] is ω Valance hip joint = 1, ω Valance knee joint = 1, and ω Valance ankle joint = 0. .
The reference value p Min 1 = 0.01, which is the lowest score of the sum p 1 of the maximum joint torque values after absolute value processing, and the reference value p Max 1 = 4.0, which is the highest score.
A reference value p Max 2 = 1.5, which is the minimum score of the value p 2 indicating how much the subject can exert his / her power in a balanced manner, and a reference value p Min 2 = 0.01 which is the maximum score It was.
The reference value p Min 3 = 0.1, which is the minimum score of the value p 3 indicating whether the subject exerts the upper body or the lower body and exerts movement, the maximum value p Max 3 = 2.0.
The total score S Total was calculated by setting the weighting coefficients of [Equation 13] to ω Score 1 = 0.1, ω Score 2 = 0.45, and ω Score 3 = 0.45.
In the calculation of the value indicating whether the test subject exerts his / her upper body or lower body's force, the weight coefficient of [Equation 8], ω Rate trunk = 1, ω Rate left hip joint = 1, ω Rate right hip joint = 1, ω Rate left knee joint = 1, ω Rate right knee joint = 1, ω Rate left foot joint = 0, ω Rate right foot joint = 0.
而して、得点を算出した結果、図8に示すように、非高齢者と高齢者で得点が異なり、運動能力の違いを一目で確認でき、運動能力が低い高齢者を容易に発見できる。 Thus, as a result of calculating the score, as shown in FIG. 8, the score is different between the non-elderly person and the elderly person, the difference in athletic ability can be confirmed at a glance, and the elderly person with low athletic ability can be easily found.
また、非高齢者と高齢者の絶対値処理後の関節トルクの最大値の総和の得点S1を[式9]、[式10]から算出した。また、左右バランス良く力を発揮することができたかを示す値の得点S2を[式11] 、[式12] から算出した。また、上半身と下半身のどちらの力を大きく発揮して、動作を行ったかを示す値の得点S3を[式9]、[式10]から算出した。得点S1、得点S2、得点S3のレーダーチャートはそれぞれ図9、図10に示すとおりである。 Further, the score S 1 of the sum of the maximum values of the joint torque after the absolute value processing of the non-elderly person and the elderly was calculated from [Expression 9] and [Expression 10]. In addition, a score S 2 of a value indicating whether or not the force could be exerted with a good balance between left and right was calculated from [Expression 11] and [Expression 12]. In addition, a score S 3 indicating a value indicating whether the upper body or the lower body exerted a greater force to perform the motion was calculated from [Equation 9] and [Equation 10]. The radar charts of score S 1 , score S 2 , and score S 3 are as shown in FIGS. 9 and 10, respectively.
図9に示すとおり、非高齢者では全ての得点が高くなっている。それに対して、図10に示すとおり、高齢者は、全体的に上下半身の比率の得点が小さくなっており、上半身と下半身の力の入れ方が非高齢者と異なっており、うまく上半身の力を発揮できていない様子が見られる。また、Sub.12においては、上下半身の比率、左右差ともに得点が低く、運動能力の低下を一目で確認することができる。 As shown in FIG. 9, all scores are higher for non-elderly people. On the other hand, as shown in FIG. 10, the elderly have a lower score for the ratio of the upper and lower body as a whole, and the upper body and lower body have different ways of putting power in the upper body and the upper body. It can be seen that is not able to demonstrate. In Sub.12, the scores for both the upper and lower body ratio and the left / right difference are low, and it is possible to confirm at a glance the decline in athletic ability.
このように、レーダーチャートを用いることで、左右差を改善する必要があるのか、または体幹を鍛える必要があるのかなどリハビリによって改善すべき箇所がより把握しやすくなる。 In this way, by using the radar chart, it becomes easier to grasp the place to be improved by rehabilitation, such as whether the left-right difference needs to be improved or whether the trunk needs to be trained.
以上のように上半身、左側の下半身、右側の下半身の少なくとも3つの部位の特定値に基づいて得点を算出することで、高齢者の体幹の衰えや下半身の左右バランスなどの運動能力を示す特徴を抽出することができる。これによって、高齢者の運動能力の得点に基づいて早急にリハビリの介入が必要な高齢者や近い将来リハビリの介入が必要となる恐れがある高齢者、元気な高齢者を分類することができる。 As described above, by calculating scores based on specific values of at least three parts of the upper body, the left lower body, and the right lower body, it shows the ability of the elderly, such as the decline of the trunk and the left / right balance of the lower body Can be extracted. This makes it possible to classify elderly people who need immediate rehabilitation intervention, elderly people who may need rehabilitation intervention in the near future, and healthy elderly people based on the scores of the elderly's motor skills.
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
10…身体情報入力部
20…身体動作計測部
30…運動能力算出部
40…特定値算出部
50…評価結果出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Body information input part 20 ... Body motion measurement part 30 ... Motor ability calculation part 40 ... Specific value calculation part 50 ... Evaluation result output part
Claims (20)
被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、
前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、
前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出する特定値算出部と、
前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴とする運動能力評価システム。 An athletic ability evaluation system for evaluating athletic ability during physical movement of a subject's daily life,
A body movement measuring unit that measures the position and / or angle of the body part during the body movement of the subject in daily life;
Based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit, an athletic ability calculation unit that calculates the exercise ability of the body part of the subject in time series;
Specification that calculates specific values of at least three body parts of the upper body, the left lower body, and the right lower body based on the motor ability of the body part of the subject calculated in time series by the motor ability calculation unit A value calculator,
The specific values of at least three body parts calculated by the specific value calculation unit are evaluated as athletic ability at the time of physical movement of the subject in daily life, and are divided into an upper body, a left lower body, and a right lower body. An athletic ability evaluation system comprising: an evaluation result output unit for outputting.
前記運動能力算出部は、前記身体情報入力部に入力された被験者の身体情報を用いながら身体部位の運動能力を算出する請求項1から請求項3のいずれかに記載の運動能力評価システム。 A physical information input unit for inputting the physical information of the subject is provided,
The athletic ability evaluation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the athletic ability calculating unit calculates the athletic ability of a body part using the physical information of the subject input to the physical information input unit.
被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、
前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、
前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出したあと、該特定値に基づいて所定の指標値を算出する特定値算出部と、
前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値に係る指標値を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴とする運動能力評価システム。 An athletic ability evaluation system for evaluating athletic ability during physical movement of a subject's daily life,
A body movement measuring unit that measures the position and / or angle of the body part during the body movement of the subject in daily life;
Based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit, an athletic ability calculation unit that calculates the exercise ability of the body part of the subject in time series;
After calculating specific values of at least three body parts of the upper body, the left lower body, and the right lower body based on the motor ability of the subject's body part calculated in time series by the motor ability calculator A specific value calculation unit for calculating a predetermined index value based on the specific value;
The index value relating to the specific value of the athletic ability of at least three body parts calculated by the specific value calculating unit is evaluated as the exercise capacity at the time of physical movement of the subject's daily life, and the upper body, the lower left body, the right side An athletic ability evaluation system comprising: an evaluation result output unit that outputs the lower body separately.
n:関節番号
N:全関節数
ωTotal n:各特定値に対する重み係数
Xn:特定値 The athletic ability evaluation system according to claim 9, wherein the specific value calculation unit calculates an index value by the following formula.
n: Joint number N: Total number of joints ω Total n : Weight coefficient for each specific value
Xn : specific value
n,m:関節番号
M:p2の算出に用いる全関節数
ωValance n,m:左半身と右半身の特定値の差分の絶対値に対する重み係数
X右(または左)半身 n:右(または左)半身の特定値
X左(または右)半身 m:左(または右)半身の特定値 The athletic ability evaluation system according to claim 9, wherein the specific value calculation unit calculates an index value by the following formula.
n, m: number of joints M: total number of joints used for calculation of p 2 ω Valance n, m : weighting factor for absolute value of difference between specific values of left and right half
X right (or left) half body n : specific value of right (or left) half body
X Left (or right) half body m : Specific value of left (or right) half body
l,u:関節番号
L上半身(または下半身):p3の算出に用いる上半身(または下半身)の全関節数
U下半身(または上半身):p3の算出に用いる下半身(または上半身)の全関節数
ωRate l:上半身(または下半身)の特定値に対する重み係数
ωRate u:下半身(または上半身)の特定値に対する重み係数
X上半身(または下半身) l:上半身(または下半身)の特定値
X下半身(または上半身) u:下半身(または上半身)の特定値 The athletic ability evaluation system according to claim 9, wherein the specific value calculation unit calculates an index value by the following formula.
l, u: joint number L upper body (or lower body): total number of joints U lower body upper body used for calculation of p 3 (or lower body) (or upper body): total number of joints of the lower body to be used for calculation of p 3 (or upper body) ω Rate l : Weight coefficient for specific value of upper body (or lower body) ω Rate u : Weight coefficient for specific value of lower body (or upper body)
X Upper body (or lower body) l : Specific value of upper body (or lower body)
X Lower body (or upper body) u : Specific value of lower body (or upper body)
被験者の日常生活の身体動作時における身体部位の位置および/または角度を計測する身体動作計測部と、
前記身体動作計測部による被験者の身体部位の位置および/または角度の計測結果に基づいて、被験者の身体部位の運動能力を時系列的に算出する運動能力算出部と、
前記運動能力算出部により時系列的に算出された被験者の身体部位の運動能力に基づいて、上半身、左側の下半身、および右側の下半身の少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値を算出したあと、該特定値に基づいて所定の指標値を算出して、該指標値に基づいて所定の得点を算出する特定値算出部と、
前記特定値算出部により算出された少なくとも3つの身体部位の運動能力の特定値に係る得点を、被験者の日常生活の身体動作時における運動能力と評価して、上半身、左側の下半身、右側の下半身に分けて出力する評価結果出力部とを備えることを特徴とする運動能力評価システム。 An athletic ability evaluation system for evaluating athletic ability during physical movement of a subject's daily life,
A body movement measuring unit that measures the position and / or angle of the body part during the body movement of the subject in daily life;
Based on the measurement result of the position and / or angle of the body part of the subject by the body motion measurement unit, an athletic ability calculation unit that calculates the exercise ability of the body part of the subject in time series;
After calculating specific values of at least three body parts of the upper body, the left lower body, and the right lower body based on the motor ability of the subject's body part calculated in time series by the motor ability calculator A specific value calculation unit that calculates a predetermined index value based on the specific value and calculates a predetermined score based on the index value;
The score related to the specific values of at least three body parts calculated by the specific value calculation unit is evaluated as the exercise capacity of the subject during physical movements in daily life, and the upper body, the left lower body, the right lower body An athletic ability evaluation system comprising: an evaluation result output unit that outputs the results separately.
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値 The athletic ability evaluation system according to claim 13, wherein the specific value calculation unit calculates a score by the following formula.
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : Reference value for each index value as the minimum score
Sk:各指標値に対する得点
k:各指標値の番号
pk:k番目の指標値
pMax k:最高得点とする各指標値の基準値
pMin k:最低得点とする各指標値の基準値 The athletic ability evaluation system according to claim 13, wherein the specific value calculation unit calculates a score by the following formula.
S k : Score for each index value k: Number of each index value
p k : k-th index value
p Max k : Standard value of each index value as the highest score
p Min k : Reference value for each index value as the minimum score
k:各指標値の番号
K:全指標値数
ωScore k:各指標値における得点の重み係数
Sk:各指標値に対する得点 The athletic ability evaluation system according to any one of claims 13 to 15, wherein the specific value calculation unit calculates a score according to the following equation.
k: number of each index value K: total number of index values ω Score k : weighting coefficient Sk of each index value Sk : score for each index value
The specific value calculating unit is based on the specific value, index value, or score of the body part calculated by the specific value calculating unit, the level of the motor ability of the subject, the level of the level of care required, and the probability that care prevention is required The athletic ability evaluation system according to any one of claims 1 to 19, wherein at least one of the estimated ages is output.
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