JP2020054433A - 身体姿勢検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】被検者の日常行動における自然な立居振舞から身体の様々な部位について姿勢、その歪みを３次元的に検出する。【解決手段】身体姿勢検知システム１は、被検者の身体の異なる測定部位に配置されたセンサー４が、直交３次元座標系の３軸方向の加速度を所定のタイミングで検出し、演算処理部５が、各センサーから取得される加速度を演算処理して３軸方向の移動距離を算出し、被検者の身体の初期姿勢における各センサーの基準位置と各タイミングで算出される座標位置とに基づいて、被検者の身体の初期姿勢に対する姿勢及び／又はその歪みを３次元的に判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、被検者の姿勢の変化を測定して該姿勢及び／又はその歪みやずれを三次元的に検知する身体姿勢検知システムに関する。

人の日常の生活習慣や立居振舞の癖等から生じる身体の歪み（不適切な姿勢、身体の変形やずれを含む）は、肩こり・腰痛・むくみ・頭痛等、身体の様々な不調の原因となっている。よって、身体の歪みの部位や原因を検知し、正しい姿勢に矯正して歪み等を改善することで、身体を快適に保つことができる。

特許文献１には、身体の歪みを検知するため、利用者によって両手で保持される保持部の傾きと、利用者が両足で乗る台部に作用する荷重の重心位置とに基づいて、利用者の姿勢を評価して、評価結果を出力する姿勢評価装置が開示されている。

また、特許文献２には、身体の左右の上腕に取り付ける第１センサ及び第２センサによって３次元的な姿勢を測定して得られるデータから、左右の腕の姿勢を決定し、左右の腕の姿勢の差違に応じて、上半身の筋肉の強い部位を決定して生体の歪みを検知する検知システムが開示されている。

従前、本願発明者は、被検者の身体に装着される姿勢検知装置と、それに接続する歪み判定装置とを含む身体歪み検知システムを提案している（例えば、特許文献３を参照）。姿勢検知装置は、例えば被検者の頭部に装着する双眼ルーペに取り付けた加速度センサを備え、該加速度センサから周期的に取得する加速度情報から、直交３軸方向に加速度センサ装着部位の移動距離を算出して該部位の３次元座標を求め、メモリに記憶させる。歪み判定装置は、姿勢検知装置のメモリから一連の３次元座標を読み出して、加速度センサ装着部位の傾き角度を算出し、これに基づいて身体の歪みを判定する。

特開２００９−２１９６２２号公報 特開２０１０−２０７３９９号公報 特開２０１７−１４４１４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、体の歪みを検知するために、保持部や台部等の特別な測定器具を用いて、利用者が予め決められた所定の動作をすることが必要である。そのため、利用者の日常の動作における体の歪みを測定することはできない。

特許文献２に記載の装置は、左右の腕の姿勢の差違に応じて筋肉の強い部位を検知することで、体の歪みを検知している。しかしながら、左右の腕の筋力には差があり、利き腕の方が強いのが一般的である。従って、左右の腕の筋力の差だけで、体の歪みを正確に検知することは容易でない。更に、被検者の日常の動作における体の歪みを測定するものでもない。

これに対し、特許文献３に記載のシステムは、被検者が装着する加速度センサから、周期的に日常行動における姿勢の変化を測定し、身体の歪みを判定することができる。しかしながら、この従来システムが算出する加速度センサ装着部位の傾き角度は、基準位置における加速度センサの座標と加速度測定位置における座標とを含む垂直平面上での、垂直方向に関する２次元データに過ぎない。

ところが、日常における人の動作は、上下前後左右に様々に変化するから、身体の姿勢及び／又はその歪みは、３次元座標データとして把握しなければ、正確に判定することができない。しかも、人の動作は、頭部だけが動く場合に限られるわけでなく、仕事中又は仕事外の様々な作業や運動中等の様々な場面において、首、肩、背中、腰、膝、腕等が必要に応じて一体にかつ複雑に連動する。

そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、仕事中又は仕事外の作業や運動等を含む、被検者の日常行動における自然な立居振舞の中から、身体の様々な部位について姿勢及び／又はその歪みを３次元的に検出することができる身体姿勢検知システムを提供することにある。

本発明の身体姿勢検知システムは、被検者の身体に装着される姿勢検知装置と、姿勢検知装置にデータ通信可能に接続される姿勢判定装置とからなり、
姿勢検知装置は、それぞれに被検者の身体の異なる測定部位に配置されて、直交３次元座標系の３軸方向の加速度又は角速度を検出する少なくとも２つのセンサーと、
各センサーからそれぞれ取得される３軸方向の加速度又は角速度に所定の演算処理を行う演算処理部と、
演算処理部による演算処理の結果を記憶するメモリとを備え、
演算処理部は、前記演算処理において、直交３次元座標系で、被検者の身体の初期姿勢における前記各センサーの位置をそれぞれの基準位置に設定し、その後に所定のタイミングで各センサーから取得する３軸方向の加速度又は角速度から、タイミング毎に各センサーの３軸方向の移動距離を算出して、タイミング毎の各センサーの座標位置を決定し、
メモリは、各センサーの基準位置と、演算処理により決定された各センサーのタイミング毎の座標位置とを記憶し、
姿勢判定装置は、姿勢検知装置に接続されたとき、メモリから読み出した各センサーの基準位置とタイミング毎の座標位置とに基づいて、被検者の身体の初期姿勢に対する姿勢及び／又はその歪みを判定することを特徴とする。

或る実施形態において、前記センサーは、被検者の身体に装着する装着物に取り付けられる。

別の実施形態において、前記少なくとも２つのセンサーは、初期姿勢における被検者の身体を正面視したときにその正中線に関して左右対称に設けられる第１及び第２測定部位にそれぞれ配置される第１センサーと第２センサーとを含む。

この場合、第１及び第２センサーは、被検者の頭部、肩部、腰部、両腕部又は両脚部のいずれか１つ又は２つ以上に装着される。別の実施形態では、第１及び第２センサーは、前記被検者が頭部に装着する眼鏡フレームに取り付けられる。

或る実施形態において、前記少なくとも２つのセンサーは、被検者の身体の第１及び第２測定部位と異なる第３測定部位に配置される第３センサーを更に含む。この場合、第３の測定部位は、初期姿勢における被検者の身体を正面視したときにその正中線上に位置するように設けられる。

別の実施形態において、メモリは、各センサーの基準位置を、演算処理部により基準位置が設定されたときの時間情報と関連付けして、及び各センサーのタイミング毎の座標位置を、該タイミング毎の時間情報と関連付けして記憶する。

また別の実施形態において、各センサーの座標位置は、各センサーの基準位置と各タイミング毎の位置とが直交３次元座標系の原点との間でなす角度を含む。

また或る実施形態において、直交３次元座標系は、１つの垂直方向軸と２つの互いに直交する水平方向軸とから構成される。或る場合には、直交３次元座標系は、全てのセンサーについて共通の直交３次元座標系である。別の場合には、直交３次元座標系は、全てのセンサーについて又は一部のセンサーについて、垂直方向軸が互いに平行で１つの水平方向軸が同一線上に一致する、異なる直交３次元座標系である。

これらの場合、直交３次元座標系は、垂直方向軸が、初期姿勢における被検者の身体の正中線と平行に、１つの水平方向軸が初期姿勢における前記被検者の身体の左右方向に延長するように設定される。

別の実施形態において、演算処理部とメモリとは、被検者の身体に装着可能に一体にユニット化されている。

更に別の実施形態において、姿勢検知装置は、被検者の心拍数、呼吸数及び身体の表面温度の少なくとも１つを含む生体情報を取得するための生体センサを更に備え、姿勢判定装置は、被検者の身体の初期姿勢に対する姿勢及び／又はその歪みを、生体センサから取得する前記被検者の生体情報と関連付けて判定する。

本発明の身体姿勢検知システムによれば、被検者の身体に装着可能な姿勢検知装置に少なくとも２つのセンサーを備えて、該被検者の少なくとも２つの測定部位に配置し、各センサーの座標位置を被検者の初期姿勢及びその後に所定のタイミング毎に決定し、それらを姿勢判定装置が、姿勢検知装置に接続してメモリから取得することによって、被検者の日常行動の自然な立居振舞における姿勢及びその歪みを３次元的に、従来より正確に把握することができる。

本発明の実施形態に係る身体姿勢検知システムの構成を示すブロック図。 歯科医師が患者への処置を施す際での身体の歪みを引き起こすことがない理想的な姿勢を説明する図を示す。 本発明の実施形態に係る身体姿勢検知システムの姿勢検知装置の処理手順を説明するフローチャートを示す。 被測定者の動きに伴う測定部位の３次元での座標を例示する説明図を示す。 図３の各点の座標位置をＸＹ２次元座標系で示す説明図。 図３の各点の座標位置をＺＹ２次元座標系で示す説明図。 図３の各点の座標位置をＸＹＺ３次元座標系で示す説明図。 （ａ）（ｂ）図は、それぞれ図７の３次元座標をＸＹ２次元座標系とＺＹ２次元座標系で示す説明図。 測定部位の基準位置を原点とするＸＹＺ３次元座標系で各点の座標位置を示す説明図。 （ａ）（ｂ）図は、それぞれ図９の３次元座標をＸ′Ｙ２次元座標系とＸ″Ｙ２次元座標系で示す説明図。 メモリの記憶フォーマットの概念的な説明図を示す。 本発明の実施形態に係る身体姿勢検知システムの歪み判定装置による歪み判定結果を表示する画面の模式的な説明図を示す。 本発明の実施形態に係る身体姿勢検知システムの歪み判定装置による歪み判定結果を時系列で表示する画面の模式的な説明図を示す。 加速度センサを双眼ルーペに装着した構成の説明図を示す。 ２個の加速度センサを備えた姿勢検知装置において、測定部位の３次元での座標位置を例示する説明図。 ２つの加速度センサーの座標を別個に表す２つの異なる直交３次元座標系の説明図であり、（ａ）図は両直交３次元座標系の３軸のいずれもが一致しない場合、（ｂ）図は両直交３次元座標系の１軸（左右水平軸）のみが一致する場合を示している。 被検者の身体の様々な部位に配置される加速度センサー及びその取付部位を例示する説明図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る身体姿勢検知システム１の構成を概略的に示している。同図に示すように、身体姿勢検知システム１は、姿勢検知装置２と、該姿勢検知装置にデータ通信可能に接続される情報処理装置３とで構成される。姿勢検知装置２は、被検者の身体に装着されて長時間に亘って被検者の姿勢の変化を測定する。情報処理装置３は、姿勢判定装置として姿勢及び歪み判定のプログラムを実行し、姿勢検知装置２からの測定データに演算処理を行うことにより、被検者の身体の姿勢及びその歪みを判定する。

姿勢検知装置２は、２つの３軸加速度センサー４と、演算処理部５と、メモリ６と、電源部７と、スイッチ１１とを備える。メモリ６は、後述するように、姿勢検知装置２に着脱可能に構成することができる。

３軸加速度センサー４は、直交３次元座標系において、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度でそれぞれ検出して出力する位置検知センサーである。各加速度センサー４は、被検者の姿勢及びその動きを判定するために、該被検者の身体の検知したい所定の部位に配置されて、該部位の位置情報を検出する。別の実施形態では、前記位置検知センサーとして、３軸加速度センサー４に代えて角速度センサーを用いてもよい。

演算処理部５は、マイクロコンピュータ８と、リアルタイムクロック回路（ＲＴＣ）９と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート１０とを備える制御ボードで構成される。マイクロコンピュータ８は、予めインストールされたプログラムを実行して、各加速度センサー４から取得したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ時間積分して、前記各加速度センサーのＸＹＺ３軸方向の移動距離を算出する。各加速度センサー４からのＸＹＺ３軸方向の加速度の取得は、後述するように、予め設定された所定のタイミングで行う。

マイクロコンピュータ８は、身体姿勢検知システム１による測定開始時に、前記直交３次元座標系において、各加速度センサー４の初期位置を基準位置に設定する。各加速度センサー４について、前記基準位置からＸＹＺ３軸方向の移動距離を算出することにより、前記各加速度センサーから加速度を検出したときの、前記直交３次元座標系における座標位置が求められる。マイクロコンピュータ８は、求められた前記直交３次元座標系の座標位置と、そのときにＲＴＣ９が出力している時間情報とを関連付けて、メモリ６に記憶させる。前記所定のタイミングは、例えば１秒周期に設定することができ、その場合、演算処理部５は、１秒毎に各加速度センサー４の前記直交３次元座標系における座標位置と時間情報とをメモリ６に出力する。

メモリ６は、データの消去や書き込みが自由に行えて、電源を切っても内容が消えないタイプのメモリであり、フラッシュメモリが好適である。身体姿勢検知システム１は、例えば、１秒周期で連続最大２４時間に亘って被検者を測定することができる。この場合、姿勢検知装置２が２４時間被検者に装着されてその姿勢の変化を検知するために、メモリ６は、少なくとも演算処理部５から送られてくる８６，４００（秒）通りの座標位置情報と時間情報とを記憶するのに十分な記憶容量を備える。

ＵＳＢポート１０は、姿勢検知装置２を情報処理装置３にデータ通信可能にＵＳＢ接続する。演算処理部５は、姿勢検知装置２が情報処理装置３とＵＳＢ接続されたとき、バスパワー機能によって情報処理装置３から電力供給を受けると共に、マスストレージ機能によって情報処理装置３から、メモリ６に格納しているデータの参照を受け付ける。上述したように、メモリ６には、情報処理装置３に接続可能なカード型のフラッシュメモリを使用することができる。この場合、メモリ６は、姿勢検知装置２から取り外して情報処理装置３に装着し、格納しているデータを直接転送することができる。

電源部７は、電源制御部１２と、バッテリ１３と、電圧監視部１４とを備える。電源制御部１２は、バッテリ１３の電源を演算処理部５に供給すると共に、姿勢検知装置２が情報処理装置３にＵＳＢ接続されたときは、バスパワーでバッテリ１３を充電するように制御する。電圧監視部１４は、バッテリ１３の電圧を監視して、所定レベルまで低下するとインジケータを点灯して警告表示する。

人の様々な行動において、正しい姿勢は身体の筋力で保たれる。しかしながら、一般に人は、日常の馴れた行動であっても、特に作業を行っているとき等は、楽な姿勢を執りがちである。多くの場合、楽な姿勢は筋力が重力に負けている姿勢であり、正しい姿勢が保たれない状態が長時間に及ぶと、身体の歪みを生じる原因となる。

作業時の正しい姿勢の例として、歯科医師が患者に処置を施すときの体勢を説明する。図２に示すように、垂直にした身体の中心軸に対しての首を支点とする頭部の傾きは、前方に０度乃至２０度の範囲、肩を支点にした両腕の肘の移動角度は前方に０度から２５度の範囲が適切である。この場合、頭部が最大でも２５度以上となる場合は、身体の中心軸が曲がって猫背となるため、身体の歪みの原因となる。

また、このときの前腕の水平方向からの持ち上げ角度は０度から１０度の範囲、体の中心軸に対する上腿部の軸線の角度は１０５度から１２５度の範囲が好ましいとされている。そして、処置に集中するあまり、身体の左右のバランスを崩した姿勢、例えば、首を左右の一方に傾けた状態を長時間継続すると、頸椎に負担が掛る原因となる。

本発明の身体姿勢検知システム１は、こうした医師による処置作業において、処置中の医師の頭部の前傾角度や左右への傾きを測定するのに使用することができる。本実施形態では、図１４に示すように、医師が着用して使用する双眼ルーペ１５のフレーム１６に加速度センサー４が取り付けられる。双眼ルーペ１５は、手元（施術箇所）の局所的な視覚対象物を拡大して視認する手段として広く使用されており、一般に、顔の前側に配置して頭部に装着されるフレーム１６と、該フレーム前面のレンズに取り付けられる双眼ルーペ本体１７とから構成される。

図示の双眼ルーペ１５では、フレーム１６の左右テンプル１８，１８上に各１つの加速度センサー４ａ，４ｂが取り付けられている。この場合、頭部の姿勢は、肩の峰と耳の穴とが同一の鉛直線上にあるときに正しく直立した状態となることから、双眼ルーペ１５を装着したときに耳の穴から真直ぐ垂直上方に延長したテンプル１８上の位置に設けることが好ましい。

本実施形態において、演算処理部５、メモリ６、電源部７及びスイッチ１１は、コントロールユニットとして１つのケースに収められ、作業者の身体に装着されて保持される。スイッチ１１の操作部は、前記ケースの表面に操作可能に設けることができる。各加速度センサー４は、適当な信号ケーブルを介して前記ケース内の演算処理部５に接続されている。

別の実施形態では、無線通信により各加速度センサー４を演算処理部５と接続可能に構成することができる。更に別の実施形態では、演算処理部５、メモリ６、電源部７及びスイッチ１１を含む姿勢検知装置２全体を小型化して、双眼ルーペ１５に一体に設けることができる。また、図１４の双眼ルーペ１５は、フレーム１６が、双眼ルーペ本体１７を取り付けるレンズを設けた眼鏡フレームタイプであるが、かかるレンズを備えていないフレームタイプやヘッドバンドに双眼ルーペ本体１７を取り付けるタイプのものであっても、同様に適用することができる。また、双眼ルーペ１５以外に、医師等が着用する医療用帽子等に加速度センサー４を取り付けることもできる。

次に、身体姿勢検知システム１により被験者の姿勢の変化を測定する場合の基本動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、一つの加速度センサー４が被検者の頭部頂点位置に配置されていると仮定し、頸部を支点として頭部を傾動させる場合について説明する。これは、例えば被験者の上半身に、正面から見て正中線上の適当な位置に一つの加速度センサーを配置し、腰部を中心に上半身を傾動させる場合も同じである。

先ず、被検者は、頭部と背中の中心線を同一の鉛直線上となるように姿勢を正して、水平方向を目視する姿勢を執る。この状態でスイッチ１１がオン操作されると、マイクロコンピュータ８は、この被験者の姿勢を初期姿勢として、そのときの加速度センサー４の位置に対して基準位置の設定を行う（ステップＳ１）。

図４は、頭部の位置を直交３次元座標系で示している。同図において、Ｙ軸方向は、上述した初期姿勢の被験者の正中線と平行であり、Ｘ軸方向は被験者の正面水平方向を、Ｚ軸方向は左右水平方向をそれぞれ向いている。原点Ｏは、頭部を前後左右に傾ける際の支点となる首の位置に設定する。点Ｐは、姿勢を垂直方向即ちＹ軸方向に正して、視線を正面水平方向（Ｘ軸方向）に向けているときの被検者の頭部の中心位置である。前記直交３次元座標系における点Ｐの座標（ｘ、ｙ、ｚ）が、この後、被検者が首を支点にして、頭部を移動させたときの変位を検知する際の基準位置である。

マイクロコンピュータ８は、基準位置の設定後に被検者が頭部を傾けると、加速度センサー４からＸＹＺ３軸方向の各加速度を取得し（ステップＳ２）、取得した加速度を時間でそれぞれ積分して、ＸＹＺ各軸方向への加速度センサー４の移動距離を算出する（ステップＳ３）。

次に、マイクロコンピュータ８は、算出したＸＹＺ３軸方向の移動距離に基づいて、移動後の加速度センサー４の座標位置を求める（ステップＳ４）。加速度センサー４の移動後の座標が求まると、前記基準位置に対する加速度センサー４の傾斜角度を算出し、この傾斜角度とその座標とを、そのときＲＴＣ９が出力している時間情報と共にメモリ６に記憶する（ステップＳ５）。

そして、マイクロコンピュータ８は、被検者の測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。測定の終了は、例えば被検者がスイッチ１１を再度操作することによって決定される。この場合、マイクロコンピュータ８は、スイッチ１１が再操作されていない限り（ステップＳ６の「ＮＯ」）、ステップＳ２からステップＳ５までの処理を繰り返し実行する。上述したように前記所定のタイミングが１秒周期に設定されている場合、マイクロコンピュータ８は、１秒毎にステップＳ２で加速度センサー４から加速度を取得してステップＳ５までの処理を繰り返す。

別の実施形態では、スイッチ１１を最初に操作して測定を開始する際に、被検者が測定時間を設定し、マイクロコンピュータ８が測定時間の経過によって測定の終了を決定することができる。この場合、被検者がスイッチ１１を再度操作する手間が省かれる。

図４において、基準位置の設定後に被検者が作業を開始して、視線を水平方向から下方へ移すように頭部を移動させたとき、マイクロコンピュータ８は、このときに加速度センサー４から取得したＸＹＺ３軸方向の加速度を時間で積分して、点Ｐから点ＱへのＸＹＺ３軸方向の移動距離をそれぞれ算出し、そのときの頭部の位置を点Ｑの座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）として演算する。これにより、点Ｑの頭部の傾斜角度θ１が算出される。傾斜角度θ１と座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）は、ＲＴＣ９から出力される時間情報と共にメモリ６に記憶される。

さらに、被検者が点Ｑの位置から点Ｒの位置まで頭部を傾動させると、このときに加速度センサー４から取得したＸＹＺ３軸方向の加速度を時間積分することにより、点Ｑから点ＲへのＸＹＺ３軸方向の移動距離が算出される。この移動距離を、先に算出してメモリ６に記憶させた点Ｑの座標に加算することによって、マイクロコンピュータ８は、点Ｒの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を基準位置Ｐからの移動距離に換算して決定する。これにより、点Ｒの頭部の傾斜角度θ２が算出される。

このように、測定部位（頭部）が或る点から次の点へ移動したときに、移動後の点（前記次の点）の座標を、基準位置Ｐから直接移動した点として換算する方法を説明する。ここで、被検者の頭部の点Ｐから点Ｑ、点Ｒへの動きは、前後方向（Ｘ軸方向）のみで、左右方向（Ｚ軸方向）への動きは無いものと仮定し、図５の二次元座標系で説明する。同図において、原点Ｏから点Ｑを通過して延長する直線をＹ´軸、点Ｑを通りＹ´軸と直交する直線をＸ´軸とする。ここで、点Ｑから点Ｒへの傾動は、Ｘ´軸方向に移動距離ｐ、Ｙ´軸方向に移動距離ｑとする。

図５に示すように、Ｙ軸とＹ´軸とがなす角度θ１即ち角度ａは、ａｒｃｔａｎ（ｘ１／ｙ１）となる。点Ｑと点Ｒとを結ぶ直線とＸ´軸とがなす角度ｂは、ａｒｃｔａｎ（ｑ／ｐ）となる。点Ｑと点Ｒとを結ぶ直線がＹ軸となす角度αは、それに角度ａと角度ｂとを足し合わせると直角になることから、式α＝９０°−ａ−ｂで求められる。そして、角度αと、ｐ及びｑの数値で求まる点Ｐ−点Ｒ間の距離ｒ（＝（ｐ²＋ｑ²）^１／２）とから、点Ｒの座標（ｘ１＋ｒ×ｓｉｎα、ｙ１−ｒ×ｃｏｓα）が算出される。従って、これらの計算値から、頭部が点Ｒに位置するときの前方への傾斜角度θ２が検出される。

頭部を左右方向にのみ傾けた場合も、図５に関連して上述した説明と同様にして、加速度センサー４のＺ軸方向及びＹ軸方向の移動距離から、移動後の頭部のＺＹ座標を算出し、その基準位置Ｐに関する左右方向の傾斜角度を求めることができる。また、本実施形態によれば、頭部の左右方向への傾斜角度は、次のようにして求められる。図６に示すＺＹ二次元座標系を用いて、以下に説明する。

図６において、点Ｑは、基準位置Ｐから左右方向に傾いた頭部の位置であり、点Ｒは、点Ｑから左右方向に傾いた頭部の位置である。原点Ｏを中心にＹ軸からＺ軸＋方向への傾き（時計周り）を正（＋）方向、Ｚ軸−方向への傾き（反時計周り）を負（−）方向として傾斜角度を表すこととする。同図では、頭部が基準位置Ｐから点Ｑへ正方向に傾けられた後、点Ｑから点Ｒへ負方向に傾けられている。

点Ｑの座標を（ｚ１，ｙ１）とすると、ｚ１，ｙ１の値は、基準位置Ｐから点ＱへのＺ軸及びＹ軸方向の移動距離Δｚ０，Δｙ０を、それぞれ加速度センサー４から取得したＺ軸及びＹ軸方向の加速度を時間で積分して算出し、基準位置Ｐの座標（ｚ０，ｙ０）に加算することによって得られる。ここで、頭部の移動距離は、Ｚ軸＋方向及びＹ軸＋方向をそれぞれ正方向とする。点Ｑにおける頭部の傾斜角度をφ１（本実施形態では正）とする。傾斜角度φ１は、ａｒｃｔａｎ（ｚ１／ｙ１）＝ａｒｃｔａｎ｛Δｚ０／（ｙ０＋Δｙ０）｝で求められる。

次に、点Ｒの座標を（ｚ２，ｙ２）とすると、ｚ２，ｙ２の値は、点Ｑから点ＲへのＺ軸及びＹ軸方向の移動距離Δｚ１，Δｙ１を、それぞれ加速度センサー４から取得したＺ軸及びＹ軸方向の加速度を時間で積分して算出し、点Ｑの座標（ｚ１，ｙ１）に加算することによって得られる。従って、ｚ２＝ｚ１＋Δｚ１、ｙ２＝ｙ１＋Δｙ１となる。点Ｒにおける頭部の傾斜角度をφ２（本実施形態では負）とする。傾斜角度φ２は、ａｒｃｔａｎ（ｚ２／ｙ２）＝ａｒｃｔａｎ｛（ｚ１＋Δｚ１）／（ｙ１＋Δｙ１）｝＝ａｒｃｔａｎ｛（Δｚ０＋Δｚ１）／（ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）｝で求められる。

更に、被測定者の頭部の点Ｐから点Ｑ、点Ｒへの動きが、前後方向（Ｘ軸方向）及び左右方向（Ｚ軸方向）の両方への傾きを含む場合に、マイクロコンピュータ８によって点Ｒの傾斜角度を算出する過程を、図７及び図８を用いて説明する。図７では、三次元空間における点Ｒの基準位置Ｐからの傾斜角度を算出する。図８では、図５，図６と同様に、三次元空間をＸＹ二次元空間とＺＹ二次元空間とに置き換えて、それぞれ点Ｒの基準位置Ｐからの傾斜角度を算出する。

図７において、点Ｑは、基準位置Ｐから前後及び左右方向に傾いた頭部の位置であり、点Ｒは、点Ｑから前後及び左右方向に傾いた頭部の位置である。各点のＹ軸からの傾斜角度は、各点のＸＺ平面からＹ軸＋方向への仰角（本実施形態では正）の余角であり、Ｙ軸からＸ軸＋方向を正、Ｘ軸−方向を負とする。各点のＸＺ平面における方位角は、Ｘ軸からＺ軸＋方向（Ｙ軸中心に反時計周り）を正、Ｚ軸−方向（Ｙ軸中心に時計周り）を負とする。

同図では、頭部が基準位置Ｐから点ＱへＸ軸＋方向かつＺ軸−方向に傾けられた後、点Ｑから点ＲへＸ軸＋方向かつＺ軸＋方向に傾けられている。ここで、点Ｑの座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｙ軸からの傾斜角度をα１、Ｘ軸からの方位角をβ１とする。ｘ１，ｙ１，ｚ１の値は、加速度センサー４から取得したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ時間で積分して、基準位置Ｐから点ＱへのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動距離Δｘ０，Δｙ０，Δｚ０を算出し、基準位置Ｐの座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）＝（０，ｙ０，０）に加算することによって得られる。従って、点Ｑの座標は、（Δｘ０，ｙ０＋Δｙ０，Δｚ０）となる。尚、頭部の移動距離は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の＋方向をそれぞれ正方向とする。

原点Ｏから点Ｑまでの長さは、｜ＯＱ｜＝（ｘ１²＋ｙ１²＋ｚ１²）^１／２＝｛Δｘ０²＋（ｙ０＋Δｙ０）²＋Δｚ０²｝^１／２＝ｙ０で表される。従って、点Ｑの傾斜角度α１は、ａｒｃｃｏｓ（ｙ１／｜ＯＱ｜）＝ａｒｃｃｏｓ（ｙ１／ｙ０）＝ａｒｃｃｏｓ（１＋Δｙ０／ｙ０）となる。傾斜角度α１が正値であれば、基準位置Ｐから前方（Ｘ軸＋方向）への傾きを表し、負値であれば、基準位置Ｐから後方（Ｘ軸−方向）への傾きを表す。点Ｑの方位角β１は、ａｒｃｔａｎ（ｚ１／ｘ１）＝ａｒｃｔａｎ（Δｚ０／Δｘ０）となる。方位角β１が正値であれば、基準位置ＰからＸ軸＋方向を正面に見て左方（Ｚ軸＋方向）への傾きを表し、負値であれば、基準位置Ｐから同様に見て右方（Ｚ軸−方向）への傾きを表す。

次に、点Ｒの座標を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とすると、ｘ２，ｙ２，ｚ２の値は、加速度センサー４から取得したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ時間で積分して、点Ｑから点ＲへのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動距離Δｘ１，Δｙ１，Δｚ１を算出し、点Ｑの座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に加算することによって得られる。即ち、ｘ２＝ｘ１＋Δｘ１＝Δｘ０＋Δｘ１、ｙ２＝ｙ１＋Δｙ１＝ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１、ｚ２＝ｚ１＋Δｚ１＝Δｚ０＋Δｚ１となる。従って、点Ｒの座標は、（Δｘ０＋Δｘ１，ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１，Δｚ０＋Δｚ１）となる。

原点Ｏから点Ｒまでの長さは、｜ＯＲ｜＝（ｘ２²＋ｙ２²＋ｚ２²）^１／２＝｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２＝ｙ０で表される。従って、点Ｒの傾斜角度α２は、ａｒｃｃｏｓ（ｙ２／｜ＯＲ｜）＝ａｒｃｃｏｓ（ｙ２／ｙ０）＝ａｒｃｃｏｓ（ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）／ｙ０となる。点Ｒの方位角β２は、ａｒｃｔａｎ（ｚ２／ｘ２）＝ａｒｃｔａｎ｛（Δｘ０＋Δｘ１）／（Δｚ０＋Δｚ１）｝となる。同様に、正値の傾斜角度α２は、基準位置Ｐから前方（Ｘ軸＋方向）への傾きを、負値は、基準位置Ｐから後方（Ｘ軸−方向）への傾きを表す。また、正値の方位角β２は、基準位置ＰからＸ軸＋方向を正面に見て左方（Ｚ軸＋方向）への傾きを、負値は、基準位置Ｐから同様に見て右方（Ｚ軸−方向）への傾きを表す。

図７の三次元空間における各点の座標及び傾斜角度は、ＸＹ二次元座標とＺＹ二次元座標とに投影させ、前後方向（Ｘ軸方向）と左右方向（Ｚ軸方向）とに分解して求めることができる。図８（ａ）は、図５と同様に、三次元空間の各点Ｐ，Ｑ，ＲをＸＹ二次元座標に投影させた各点Ｐ，Ｑ′，Ｒ′の座標を示している。ここでは、点Ｑ′及び点Ｒ′の座標は、図６に関連して上述した手法を用いて、それぞれ加速度センサー４から取得したＸ軸及びＹ軸の加速度をそれぞれ時間で積分して算出する。

即ち、基準位置Ｐから点Ｑ′へのＸ軸及びＹ軸方向の移動距離をそれぞれΔｘ０，Δｙ０とすると、点Ｑ′の座標は、（ｘ１，ｙ１）＝（Δｘ０，ｙ０＋Δｙ０）となる。同様にして、点Ｑ′から点Ｒ′へのＸ軸及びＹ軸方向の移動距離をそれぞれΔｘ１，Δｙ１とすると、点Ｒ′の座標は、（ｘ２，ｙ２）＝（Δｘ０＋Δｘ１，ｙ１＋Δｙ１）＝（Δｘ０＋Δｘ１，ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）で表される。ここでも、頭部の移動距離は、Ｘ軸及びＹ軸の＋方向をそれぞれ正方向とする。

従って、点Ｑ′の傾斜角度θ１は、ａｒｃｔａｎ（ｘ１／ｙ１）＝ａｒｃｔａｎ｛Δｘ０／（ｙ０＋Δｙ０）｝となる。点Ｒ′の傾斜角度θ２は、ａｒｃｔａｎ（ｘ２／ｙ２）＝ａｒｃｔａｎ｛（ｘ１＋Δｘ１）／（ｙ１＋Δｙ１）｝＝ａｒｃｔａｎ｛（Δｘ０＋Δｘ１）／（ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）｝で求められる。

図８（ｂ）は、図７の三次元空間の各点Ｐ，Ｑ，ＲをＺＹ二次元座標に投影させた各点Ｐ，Ｑ″，Ｒ″の座標を示している。図６に関連して上述したように、点Ｑ″及び点Ｒ″の座標は、それぞれ加速度センサー４から取得したＸ軸及びＹ軸の加速度をそれぞれ時間で積分して算出する。基準位置Ｐから点Ｑ″へのＺ軸及びＹ軸方向の移動距離をそれぞれΔｚ０，Δｙ０とすると、点Ｑ″の座標は、（ｚ１，ｙ１）＝（Δｚ０，ｙ０＋Δｙ０）となる。同様にして、点Ｑ″から点Ｒ″へのＺ軸及びＹ軸方向の移動距離をそれぞれΔｚ１，Δｙ１とすると、点Ｒ″の座標は、（ｚ２，ｙ２）＝（Δｚ０＋Δｚ１，ｙ１＋Δｙ１）＝（Δｚ０＋Δｚ１，ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）で表される。ここでも、頭部の移動距離は、Ｚ軸及びＹ軸の＋方向をそれぞれ正方向とする。

従って、点Ｑ″の傾斜角度φ２は、ａｒｃｔａｎ（ｚ１／ｙ１）＝ａｒｃｔａｎ｛Δｚ０／（ｙ０＋Δｙ０）｝となる。点Ｒ″の傾斜角度θ２は、ａｒｃｔａｎ（ｚ２／ｙ２）＝ａｒｃｔａｎ｛（ｚ１＋Δｚ１）／（ｙ１＋Δｙ１）｝＝ａｒｃｔａｎ｛（Δｚ０＋Δｚ１）／（ｙ０＋Δｙ０＋Δｙ１）｝で求められる。

上記実施形態では、測定部位（頭部）が三次元空間で或る点から次の点へ移動したときに、移動後の点（前記次の点）の座標を、基準位置Ｐから直接移動した点として換算する方法を、図５〜図８の各座標系において、頭部を傾動させる支点Ｏを座標軸の原点（０，０，０）とし、測定部位の基準位置ＰをＹ軸上の点（ｘ０，ｙ０，ｚ０）＝（０，ｙ０，０）として説明した。この場合、座標及び傾斜角度の計算上、点Ｐのｙ０値を予め特定の数値に決定しておくことが望ましい。

一般に、人の頭部は、側方から見て、肩の峰と耳の穴とが同一の鉛直線上にあるとき、正しく直立した姿勢であり、概ね肩の峰を中心に即ち回転支点として前後に傾動すると言われている。従って、本実施形態において、加速度センサー４が被検者の頭部頂点位置に装着される場合、頭部を直立させた状態の被検者から身長計等で実測し又はカメラ等で撮影した画像から測定して、その肩の峰と頭部頂点との距離を決定することができる。また、人の体格についてこれまでに蓄積されているデータに被検者の身長や頭部の大きさを当てはめて、被検者の肩の峰と頭部頂点との距離を推定することもできる。

別の実施形態では、図９に示すように、測定部位の基準位置Ｐを原点（０，０，０）としたＸＹＺ三次元座標系を用いることによって、基準位置Ｐから移動した頭部の各点の座標位置及び傾斜角度を加速度センサー４の測定データから求めることができる。この場合、上述したように被検者の肩の峰と頭部頂点間の距離を測定する必要は無い。

図９において、点Ｑの座標を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とすると、基準位置Ｐから点Ｑへの移動において加速度センサー４から取得したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ時間で積分して得られたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動距離Δｘ０，Δｙ０，Δｚ０が、ｘ１，ｙ１，ｚ１の値である。同図においても、頭部の移動距離は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の＋方向をそれぞれ正方向とする。

次に、点Ｒの座標を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とすると、点Ｑから点Ｒへの移動において加速度センサー４から取得したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ時間で積分して得られたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動距離Δｘ０，Δｙ０，Δｚ０を、点Ｑの座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に加算したものが、ｘ２，ｙ２，ｚ２の値である。即ち、ｘ２＝ｘ１＋Δｘ１＝Δｘ０＋Δｘ１、ｙ２＝ｙ１＋Δｙ１＝Δｙ０＋Δｙ１、ｚ２＝ｚ１＋Δｚ１＝Δｚ０＋Δｚ１となる。

図１０（ａ）は、図９の３次元座標を点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面の２次元座標に転写したものであり、原点Ｐを通ってＹ軸と直交する直線をＸ´軸とする。同図において、点Ｑの座標を（ｘ′１，ｙ１）とすると、ｘ′１＝（ｘ１²＋ｚ１²）^１／２＝（Δｘ０²＋Δｚ０²）^１／２となる。点Ｐ，Ｑ間の距離は、｜ＰＱ｜＝（ｘ１²＋ｙ１²＋ｚ１²）^１／２＝（Δｘ０²＋Δｙ０²＋Δｚ０²）^１／２で表される。

点Ｑの仰角（原点Ｐを中心としたＸ´軸からの角度）をλ１とすると、λ１＝ａｒｃｃｏｓ｛（Δｘ０²＋Δｚ０²）^１／２／（Δｘ０²＋Δｙ０²＋Δｚ０²）^１／２｝である。点Ｏを中心とした点ＱのＹ軸からの傾斜角度をα１とすると、α１＝１８０°−２×（９０°−λ１）＝２λ１で表される。従って、点Ｑの傾斜角度α１は、２×ａｒｃｃｏｓ｛（Δｘ０²＋Δｚ０²）^１／２／（Δｘ０²＋Δｙ０²＋Δｚ０²）^１／２｝で求められる。また、図９における点Ｑの方位角β１は、ａｒｃｔａｎ（ｚ１／ｘ１）＝ａｒｃｔａｎ（Δｚ０／Δｘ０）である。

図１０（ｂ）は、図９の３次元座標を点Ｏ，Ｐ，Ｒを含む平面の２次元座標に転写したものであり、原点Ｐを通ってＹ軸と直交する直線をＸ″軸とする。同図において、点Ｒの座標を（ｘ″２，ｙ２）とすると、ｘ″２＝（ｘ２²＋ｚ２²）^１／２＝｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２となる。点Ｐ，Ｒ間の距離は、｜ＰＲ｜＝（ｘ２²＋ｙ２²＋ｚ２²）^１／２＝｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｙ０＋Δｙ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２で表される。

点Ｒの仰角（原点Ｐを中心としたＸ″軸からの角度）をλ２とすると、λ２＝ａｒｃｃｏｓ［｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２／｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｙ０＋Δｙ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２］である。点Ｏを中心とした点ＱのＹ軸からの傾斜角度をα１とすると、α１＝１８０°−２×（９０°−λ１）＝２λ１で表される。従って、点Ｑの傾斜角度α１は、２×ａｒｃｃｏｓ［｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２／｛（Δｘ０＋Δｘ１）²＋（Δｙ０＋Δｙ１）²＋（Δｚ０＋Δｚ１）²｝^１／２］で求められる。また、図９における点Ｒの方位角β２は、ａｒｃｔａｎ（ｚ２／ｘ２）＝ａｒｃｔａｎ（Δｚ０＋Δｚ１／Δｘ０＋Δｘ１）である。

このようにして、基準位置Ｐを設定した後、演算処理部５は、１秒毎に加速度センサー４から取得した加速度を時間で積分して３軸方向での移動距離を算出し、少なくとも何れか一つの軸で移動距離があると、それを基にして移動した位置の座標を算出する。このとき、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の何れにも移動が無いときに、演算処理部５は、直近に検出している座標を継続して出力する。

マイクロコンピュータ８は、１秒毎に検出した座標及びこの座標から演算した頭部の前方への傾斜角度と、そのときのＲＴＣ６での時間情報とを対応させてメモリ６に記憶させる。図１１は、メモリ６の記憶フォーマットを概念的に示すもので、被検者が処置を行う時間を通じて、１秒毎の頭部の座標と、前傾角度と、右又は左の傾き角度とが時系列に記憶されている。

そして、歪み検知システム１はＵＳＢポート１０が情報処理装置３とＵＳＢ接続されると、演算処理部５は、情報処理装置３から指示に応答して、メモリ６に記憶している測定データと時間情報とを読み出して送信する。別の実施形態において、メモリ６が上述したように姿勢検知装置２に対して着脱可能な場合、これを姿勢検知装置２から取り外して、情報処理装置３に直接接続して前記測定データ及び時間情報を読み込むことができる。

情報処理装置３は、メモリ６から読み取った測定データから被検者の測定中における姿勢の歪みを判定して、その結果を種々のグラフでモニター画面に表示する。

例えば、図１２に示すように、モニター画面に３次元の座標軸を表示して、処置時間中を通じて頭部の各座標をプロットして表示する。この場合、適正範囲の０度から２０度までに納まる座標は、正常と判定して緑色のドットで表示し、２０度以上２５度未満の範囲の座標は要注意と判定して黄色の「△」印で表示し、２５度以上の座標は歪みであると判定して赤色の「×」印で表示する。

そして、正常、要注意及び歪みの各範囲に属する座標の割合を図示の円グラフ又は棒グラフで表示して、その比率に応じて、被検者が処置中を通じて前方に頭部を傾ける際の歪み度を判定する。歪み度の判定は、被検者が患部を正確に観察するために、顔を患部に近づけて猫背の姿勢を執るケースもあり、例えば、正常範囲に納まる座標が８割以上であれば正常な姿勢であると判定する。そして、処置時間を通じて、頭部を左右に傾ける姿勢を執っている時間の割合を図示の円グラフ又は棒グラフで表示する。

図１３は、処置中を通じて首の前傾角度の変化を時系列で表示する例を示している。この場合、前記基準位置の設定後に被検者が最初に首を前傾させたのがｔ１時点となっており、時間の経過と共に前傾角度が大きくなって姿勢が歪んでいることを表わしている。

上記実施形態では、歪み検知システム１の加速度センサー４を被検者の頭部頂点位置に配置して使用すると仮定して説明した。しかしながら、実際には、加速度センサー４を被検者の頭部頂点位置に直接は位置できない場合があり得る。この場合、加速度センサー４が実際の取付部位で取得した加速度データ及び／又は移動距離の計算値を、被検者の頭部頂点位置で取得した加速度データや移動距離の計算値に換算する必要がある。これは、加速度センサー４が実際の取付部位と被検者の頭部頂点位置との関係が一定である場合、当業者にとって容易に実行可能である。

本発明の歪み検知システム１は、少なくとも２つの加速度センサー４を備えることができる。上述したように、図１４の双眼ルーペ１５では、左右テンプル１８，１８上に各１つの加速度センサー４ａ，４ｂを配置されている。図１５は、このように２つの加速度センサー４ａ，４ｂを備えた双眼ルーペ１５を被検者が装着した場合に、その頭部の動きに伴って移動する各測定部位の３次元空間での座標をＸＹＺ３次元座標系で例示している。

図１５の実施形態では、両方の加速度センサー４ａ，４ｂの位置を、共通の直交３次元座標系で表わしている。同図において、点Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ加速度センサー４ａ，４ｂに対応する測定部位の基準位置である。点Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ基準位置Ｐ１，Ｐ２から移動した各測定部位の位置であり、点Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ点Ｐ１，Ｐ２から移動した各測定部位の位置である。

ここで、点Ｐ１，Ｐ２の座標を（ｘ10，ｙ10，ｚ10）、（ｘ20，ｙ20，ｚ20）、点Ｑ１，Ｑ２の座標を（ｘ11，ｙ11，ｚ11）、（ｘ21，ｙ21，ｚ21）、点Ｒ１，Ｒ２の座標を（ｘ12，ｙ12，ｚ12）、（ｘ22，ｙ22，ｚ22）とする。加速度センサー４ａ，４ｂから取得した加速度データをそれぞれ時間で積分し、得られた移動距離を点Ｐ１，Ｐ２の座標に加算することによって、点Ｑ１，Ｑ２及び点Ｒ１，Ｒ２の座標が算出されること、及び算出した点Ｑ１，Ｑ２及び点Ｒ１，Ｒ２の座標からそれら各点の傾斜角度α１１，α１２，α２１，α２２が求められることは、上述した各実施形態と同じであるから、説明を省略する。

図１５において、点Ｐ１，Ｐ２間の距離、点Ｑ１，Ｑ２間の距離、及び点Ｒ１，Ｒ２間の距離は、常に一定かつ同一である。従って、本実施形態によれば、上記各点の座標と傾斜角度とから、点Ｑ１，Ｑ２同士の位置関係、及び点Ｒ１，Ｒ２同士の位置関係を得ることができる。その結果、頭部の姿勢・動きについて、単に前後方向又は左右方向の２次元的な変化だけでなく、ひねり具合（その向きや大きさ等）をも含めて３次元的に把握することができ、それらを加えて身体の歪みをより正確に判定することができる。

また、図１５において、点Ｐ０，Ｑ０，Ｒ０は、それぞれ点Ｐ１，Ｐ２間、点Ｑ１，Ｑ２間、及び点Ｒ１，Ｒ２間の中間位置である。点Ｐ０，Ｑ０，Ｒ０の各座標位置は、点Ｐ１，Ｐ２の座標、点Ｑ１，Ｑ２の座標、及び点Ｒ１，Ｒ２の座標から容易に算出される。これにより、被験者の正中線上にある頭部の中心位置の姿勢及びその変化を、同様に３次元的に正確に判定することができる。

図１５の実施形態では、２つの加速度センサー４ａ，４ｂの座標を共通する１つの直交３次元座標系で表したが、加速度センサー毎にその座標を異なる別個の直交３次元座標系で表わすことができる。図１６（ａ）は、加速度センサー４ａ，４ｂの座標をそれぞれ表す直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２が、それらの３軸のいずれもが一致しない場合である。この場合でも、直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２は、Ｙ１軸とＹ２軸が、それぞれ前記初期姿勢における被検者の正中線に平行な垂直方向軸であり、Ｘ１軸とＸ２軸が、被検者の正面方向を向く水平方向軸、Ｚ１軸とＺ２軸が、左右方向を向く水平方向軸であることが好ましい。この場合、直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２の各原点Ｏs1，Ｏs2間の位置関係を事前に明らかにしておくことによって、両加速度センサー４ａ，４ｂの座標位置を直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２のいずれか一方に換算して表すことができる。

図１６（ｂ）は、直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２の１軸（図示する実施形態では、Ｘ１軸とＸ２軸、即ち左右水平方向軸）のみが一致する場合である。この場合、図１６（ａ）の場合と同様に、直交３次元座標系Ｓ１，Ｓ２のＹ１軸とＹ２軸が、それぞれ前記初期姿勢における被検者の正中線に平行な垂直方向軸であることが好ましく、Ｘ１軸とＸ２軸が、被検者の正面方向を向く平行な水平方向軸である。

本発明において、身体姿勢検知システム１の加速度センサーは、被検者の身体の様々な部位に配置することができる。例えば、上記実施形態において説明した頭部以外に、被検者の肩部、腰部、肘部、手首部、膝部、足首部等、身体の姿勢及びその歪みを判定する上で重要な部位に配置することができる。それらの場合でも、２つの加速度センサーを、被検者の前記初期姿勢において正中線に関して左右対称位置に配置することが好ましい。

図１７は、身体姿勢検知システム１の加速度センサー４を、図１４の双眼ルーペ１５以外の装着物に取り付けた場合を例示している。図１７において、被検者は、上半身に上着２０を、下半身にズボン２１を、両足に靴２２を着用し、更に頭部に、双眼ルーペ１５に代えて帽子（又はヘルメット）２３を着用している。

同図に示すように、上着２０には、被検者の肩部、肘部及び手首部に対応する位置に、それぞれ２つの加速度センサー４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、４３ａと４３ｂが、被検者の正中線ＣＬに関して左右対称な位置に取り付けられる。同様に、ズボン２１には、腰部及び膝部に対応する位置に、それぞれ２つの加速度センサー４４ａと４４ｂ、４５ａと４５が左右対称に取り付けられる。靴２２には、左足と右足とに各１つの加速度センサー４６ａと４６ｂが左右の対称位置に取り付けられる。帽子２３には、２つの加速度センサー４７ａと４７ｂが左右対称に取り付けられる。このように被検者の衣服に取り付け（縫い付け）可能な加速度センサーは、従来よりウエアラブルデバイスとして広く市販されている。

更に本発明によれば、身体姿勢検知システム１の加速度センサーは、被検者の大腿部や下腿部、腕部に配置することができる。例えば、加速度センサーは、被検者の左右大腿部、左右下腿部、左右腕部に巻き付けて固定する装着ベルトに取り付けることができる。この場合、左右の装着ベルトは、被検者が測定を開始するために初期姿勢を取った状態で、正中線ＣＬに関して加速度センサーが左右対称に配置されるように位置合わせして装着し、前記基準位置を設定することが好ましい。

例えば、図２の作業中の座位において、被検者の大腿部の姿勢は、直立した身体の正中線に平行な垂直中心軸に対して１０５度乃至１２５度の範囲の角度が正常範囲即ち正しい姿勢とされている。この場合、情報処理装置３は、大腿部の前記角度範囲を正常とするように予め設定することによって、モニター画面に表示した３次元座標軸上に、全測定時間に亘る大腿部の１秒毎の座標をプロット表示する。更に、適正範囲内の座標は緑色のドットで、適正範囲外の座標は赤色の「×」印で表示することにより、判定結果を視覚的に分かり易く出力することができる。

２つの加速度センサー４ａ，４ｂを被検者の頭部や腰部に配置した場合、頭部及び腰部は左右に分かれて別々に動くことはないから、両加速度センサーの中間位置の座標は、各加速度センサーの座標によって一義的に決定される。これに対し、肩部、肘部、手首部、膝部、足首部、脚部、腕部は、左右が別々に動くから、前記初期姿勢において、２つの加速度センサー４ａ，４ｂを正中線に対して左右対称に配置しても、両加速度センサーの中間位置の座標が、各加速度センサーの座標によって一義的に決まることはない。

本発明の別の実施形態によれば、２つの加速度センサー４ａ，４ｂに加えて、第３の加速度センサーを追加することができる。この第３の加速度センサーは、被検者の前記初期姿勢における正中線上の位置に即ち直立した身体の垂直中心軸に沿った位置に配置することが好ましい。例えば、図１７の実施形態では、上着２０の頸骨が当たる上端位置に第３の加速度センサー４１ｃを、ズボン２１の背骨が当たる上端位置に第３の加速度センサー４４ｃをそれぞれ配置することができる。これにより、被検者の身体全体の姿勢だけでなく、左半身及び右半身の各姿勢を、左右対称に配置された２つの測定部位の正中線上の中央位置に対する歪みとして検出し、判定することができる。

また別の実施形態において、姿勢検知装置２は、加速度センサー４に加えて、被検者の心拍数や呼吸数又は表皮温度を検知する生体センサーを備えることができる。この場合、姿勢検知装置２は、ＲＴＣ９の時間情報と共に生体センサーが検知する生体情報をメモリ６に記憶しておくことで、情報処理装置３は、メモリ６から読み出した生体情報と歪みとを関連付けての判定を行うことができる。

更に別の実施形態において、情報処理装置３は、姿勢検知装置２による被検者の姿勢の測定中に、メモリ６に蓄積されている測定データを該メモリから随時入手することができる。これは、情報処理装置３を姿勢検知装置２に有線又は無線で常時接続することによって、容易に実現される。この場合、姿勢検知装置２が前記生体センサーを更に備えていると、被検者の生体情報から体調の変化を把握し、それが被検者の姿勢の変化に関連すると思われる場合、その情報をリアルタイムで被検者又は周囲の関係者に報知できるので、好都合である。

以上、本発明をその好適な実施形態に関連して詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲において、様々な変更又は変形を加えて実施することができる。例えば、上記実施形態において、加速度センサーの位置を表す各点の座標位置は、直交３軸座標系におけるＸＹＺ３軸上の座標で表したが、ベクトル表示で表すことができる。また、上記実施形態では、加速度センサーが出力する加速度を周期的に検出したが、不定期的に、例えば加速度センサーの３軸方向のいずれかの出力値が変化した場合にのみ、加速度を検出することもできる。

１ 身体姿勢検知システム
２ 姿勢検知装置
３ コンピュータ（姿勢判定装置）
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 加速度センサー（位置検知センサー）
５ 演算処理部
６ メモリ

Claims (15)

1. 被検者の身体に装着される姿勢検知装置と、
   前記姿勢検知装置にデータ通信可能に接続される姿勢判定装置と
   からなる身体姿勢検知システムであって、
   前記姿勢検知装置は、
   それぞれに前記被検者の身体の異なる測定部位に配置されて、直交３次元座標系の３軸方向の加速度又は角速度を検出する少なくとも２つのセンサーと、
   前記各センサーからそれぞれ取得される前記３軸方向の加速度又は角速度に所定の演算処理を行う演算処理部と、
   前記演算処理部による前記演算処理の結果を記憶するメモリとを備え、
   前記演算処理部は、前記演算処理において、前記直交３次元座標系で、前記被検者の身体の初期姿勢における前記各センサーの位置をそれぞれの基準位置に設定し、その後に所定のタイミングで前記各センサーから取得する前記３軸方向の加速度又は角速度から、前記タイミング毎に前記各センサーの前記３軸方向の移動距離を算出して、前記タイミング毎の前記各センサーの座標位置を決定し、
   前記メモリは、前記各センサーの前記基準位置と、前記演算処理により決定された前記各センサーの前記タイミング毎の座標位置とを記憶し、
   前記姿勢判定装置は、前記姿勢検知装置に接続されたとき、前記メモリから読み出した前記各センサーの前記基準位置と前記タイミング毎の座標位置とに基づいて、前記被検者の身体の前記初期姿勢に対する姿勢及び／又はその歪みを判定することを特徴とする身体姿勢検知システム。
2. 前記センサーは、前記被検者の身体に装着する装着物に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の身体姿勢検知システム。
3. 前記少なくとも２つのセンサーは、前記初期姿勢における前記被検者の身体を正面視したときにその正中線に関して左右対称に設けられる第１及び第２測定部位にそれぞれ配置される第１センサーと第２センサーとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の身体姿勢検知システム。
4. 前記第１及び第２センサーは、前記被検者の頭部、肩部、腰部、両腕部又は両脚部のいずれか１つ又は２つ以上に装着されることを特徴とする請求項３に記載の身体姿勢検知システム。
5. 前記第１及び第２センサーは、前記被検者が頭部に装着する眼鏡フレームに取り付けられることを特徴とする請求項３又は４に記載の身体姿勢検知システム。
6. 前記少なくとも２つのセンサーは、前記被検者の身体の前記第１及び第２測定部位と異なる第３測定部位に配置される第３センサーを更に含むことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
7. 前記第３の測定部位は、前記初期姿勢における前記被検者の身体を正面視したときにその正中線上に位置するように設けられることを特徴とする請求項６に記載の身体姿勢検知システム。
8. 前記メモリは、前記各センサーの前記基準位置を、前記演算処理部により前記基準位置が設定されたときの時間情報と関連付けして、前記各センサーの前記タイミング毎の座標位置を、該タイミング毎の時間情報と関連付けして記憶することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
9. 前記各センサーの前記座標位置は、前記各センサーの前記基準位置と前記各タイミング毎の位置とが前記直交３次元座標系の原点との間でなす角度を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
10. 前記直交３次元座標系は、１つの垂直方向軸と２つの互いに直交する水平方向軸とから構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
11. 前記直交３次元座標系は、全ての前記センサーについて共通の直交３次元座標系であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
12. 前記直交３次元座標系は、全ての前記センサーについて又は一部の前記センサーについて、垂直方向軸が互いに平行で１つの水平方向軸が同一線上に一致する、異なる直交３次元座標系であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
13. 前記直交３次元座標系は、前記垂直方向軸が、前記初期姿勢における前記被検者の身体の正中線と平行に、１つの前記水平方向軸が前記初期姿勢における前記被検者の身体の左右方向に延長するように設定されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
14. 前記演算処理部と前記メモリとは、前記被検者の身体に装着可能に一体にユニット化されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。
15. 前記姿勢検知装置は、前記被検者の心拍数、呼吸数及び身体の表面温度の少なくとも１つを含む生体情報を取得するための生体センサを更に備え、前記姿勢判定装置は、前記被検者の身体の前記初期姿勢に対する姿勢及び／又はその歪みを、前記生体センサから取得する前記被検者の生体情報と関連付けて判定することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の身体姿勢検知システム。

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