JP2997258B1 - 動作解析装置及び動作解析方法 - Google Patents
動作解析装置及び動作解析方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 動物、典型的には人間の動作を解析する装置
として、信頼性が高く、扱い易く、且つ、安価な動作解
析装置を提供すること。 【解決手段】 動作解析装置は、図１に示したように、
３軸加速度センサ１と、そのセンサ１の出力信号を記憶
する記憶装置としてのレコーダ２と、そのレコーダ２に
記憶された加速度の信号を解析する解析装置３からなっ
ている。３軸加速度センサは、活動中の人間が３次元の
空間において絶えず変化させる、そのダイナミックな動
きを一定の電気信号に変換することができるものであ
る。よって、人間の動作解析に最適なセンサであり、し
かも、小型で取扱い易く、安価であるので、動作解析装
置自体を低コストで提供することができる。
として、信頼性が高く、扱い易く、且つ、安価な動作解
析装置を提供すること。 【解決手段】 動作解析装置は、図１に示したように、
３軸加速度センサ１と、そのセンサ１の出力信号を記憶
する記憶装置としてのレコーダ２と、そのレコーダ２に
記憶された加速度の信号を解析する解析装置３からなっ
ている。３軸加速度センサは、活動中の人間が３次元の
空間において絶えず変化させる、そのダイナミックな動
きを一定の電気信号に変換することができるものであ
る。よって、人間の動作解析に最適なセンサであり、し
かも、小型で取扱い易く、安価であるので、動作解析装
置自体を低コストで提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人間等の動物の動
作を解析する動作解析装置及び動作解析方法に関する。
作を解析する動作解析装置及び動作解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】理学療法の分野においては、患者の動作
を解析し、その解析に基づいて、その患者に適合した機
能回復訓練（リハビリテーション）を行う場合がある。
例えば、代謝疾患や心臓疾患の患者については、その患
者の運動量を調整することにより、その人の消費エネル
ギー量を制御する必要があるが、その前提として患者の
動作を解析して、エネルギー消費量を測定する必要があ
る。この場合、エネルギー消費量を正確に測定する装置
として、呼気ガス分析装置が使用されている。また、中
枢疾患の患者の歩行障害や、義足歩行の治療には、患者
の歩行パターンの動作解析、義足等の修正が必要であ
り、そのために、歩行分析器として、床反力計等が使用
されている。しかし、これらの動作解析装置に共通する
問題点は、比較的高価な装置が多いことである。一方
で、エネルギー消費量を測定する装置として、比較的安
価なカロリーメート等があるが、エネルギー消費量の正
確度については、信頼性に欠ける。また、呼気ガス分析
装置を使用する場合には、患者はフェイスマスクの装着
や多くのチューブに煩わされており、取扱い難いという
問題点もあった。
を解析し、その解析に基づいて、その患者に適合した機
能回復訓練（リハビリテーション）を行う場合がある。
例えば、代謝疾患や心臓疾患の患者については、その患
者の運動量を調整することにより、その人の消費エネル
ギー量を制御する必要があるが、その前提として患者の
動作を解析して、エネルギー消費量を測定する必要があ
る。この場合、エネルギー消費量を正確に測定する装置
として、呼気ガス分析装置が使用されている。また、中
枢疾患の患者の歩行障害や、義足歩行の治療には、患者
の歩行パターンの動作解析、義足等の修正が必要であ
り、そのために、歩行分析器として、床反力計等が使用
されている。しかし、これらの動作解析装置に共通する
問題点は、比較的高価な装置が多いことである。一方
で、エネルギー消費量を測定する装置として、比較的安
価なカロリーメート等があるが、エネルギー消費量の正
確度については、信頼性に欠ける。また、呼気ガス分析
装置を使用する場合には、患者はフェイスマスクの装着
や多くのチューブに煩わされており、取扱い難いという
問題点もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、動
物、典型的には人間の動作を解析する装置として、信頼
性が高く、扱い易く、且つ、安価な動作解析装置を提供
することを目的とする。
物、典型的には人間の動作を解析する装置として、信頼
性が高く、扱い易く、且つ、安価な動作解析装置を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、互いに直交する３軸上の加速度を検出す
る単一の加速度センサと、その加速度センサが、各軸に
対応して出力する各信号に基づいて、動作解析を行う解
析装置を備えた動作解析装置であって、前記解析装置
は、各軸に対応して出力する前記加速度センサの各信号
に基づいて、各軸上の加速度をそれぞれ時間的に積分す
ると共に、前記各積分値の和をとることを特徴とする動
作解析装置とした（請求項１に記載の発明）。互いに直
交する３軸上の加速度を検出する加速度センサ（以下、
３軸加速度センサ）は、活動中の人間が３次元の空間に
おいて絶えず変化させる、そのダイナミックな動きを一
定の電気信号に変換することができるものである。よっ
て、人間の動作解析に最適なセンサであり、しかも、小
型で取扱い易く、安価であるので、動作解析装置自体を
低コストで提供することができる。
め、本発明は、互いに直交する３軸上の加速度を検出す
る単一の加速度センサと、その加速度センサが、各軸に
対応して出力する各信号に基づいて、動作解析を行う解
析装置を備えた動作解析装置であって、前記解析装置
は、各軸に対応して出力する前記加速度センサの各信号
に基づいて、各軸上の加速度をそれぞれ時間的に積分す
ると共に、前記各積分値の和をとることを特徴とする動
作解析装置とした（請求項１に記載の発明）。互いに直
交する３軸上の加速度を検出する加速度センサ（以下、
３軸加速度センサ）は、活動中の人間が３次元の空間に
おいて絶えず変化させる、そのダイナミックな動きを一
定の電気信号に変換することができるものである。よっ
て、人間の動作解析に最適なセンサであり、しかも、小
型で取扱い易く、安価であるので、動作解析装置自体を
低コストで提供することができる。
【０００５】前記解析装置は、各軸に対応して出力する
前記加速度センサの各信号に基づいて、各軸毎に各信号
をそれぞれ時間的に積分して、各軸毎の所定の面積（各
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸における動作量）を得る。より詳細に説明
すれば、変数ｔ（時間）との関係で求められる信号に対
し、（マイナスの信号値は、反転させて）所定の区間
（ｔ２，ｔ１）にて囲まれる面積を求める。そして、Ｘ
軸上、Ｙ軸上、Ｚ軸上の各軸の動作量の和（動作量）を
計算する。このように、各軸の動作量、即ち、各軸にお
ける面積の積分値の和をとることで、ダイナミックに動
作する人間のエネルギー消費量等の動作量を、正確に把
握することができる。
前記加速度センサの各信号に基づいて、各軸毎に各信号
をそれぞれ時間的に積分して、各軸毎の所定の面積（各
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸における動作量）を得る。より詳細に説明
すれば、変数ｔ（時間）との関係で求められる信号に対
し、（マイナスの信号値は、反転させて）所定の区間
（ｔ２，ｔ１）にて囲まれる面積を求める。そして、Ｘ
軸上、Ｙ軸上、Ｚ軸上の各軸の動作量の和（動作量）を
計算する。このように、各軸の動作量、即ち、各軸にお
ける面積の積分値の和をとることで、ダイナミックに動
作する人間のエネルギー消費量等の動作量を、正確に把
握することができる。
【０００６】上記各発明において、前記加速度センサの
出力信号を記憶する記憶装置を、センサ側に備えるよう
にしてもよい（請求項２に記載の動作解析装置）。３軸
加速度センサと一体的に、記憶装置を取付ければ、小型
の前記センサとあいまって、携帯性が備わった動作解析
装置となる。
出力信号を記憶する記憶装置を、センサ側に備えるよう
にしてもよい（請求項２に記載の動作解析装置）。３軸
加速度センサと一体的に、記憶装置を取付ければ、小型
の前記センサとあいまって、携帯性が備わった動作解析
装置となる。
【０００７】上記記憶装置に代えて、前記加速度センサ
の出力信号を、前記解析装置の受信部に向けて送信する
送信部を備えるようにしてもよい（請求項３に記載の動
作解析装置）上述の記憶装置の場合と同様に、携帯性が
高まると共に、解析装置側の、記憶容量が大きい記憶装
置を利用することができるので、長時間に亘って、患者
の動作データを記録することができる。
の出力信号を、前記解析装置の受信部に向けて送信する
送信部を備えるようにしてもよい（請求項３に記載の動
作解析装置）上述の記憶装置の場合と同様に、携帯性が
高まると共に、解析装置側の、記憶容量が大きい記憶装
置を利用することができるので、長時間に亘って、患者
の動作データを記録することができる。
【０００８】上記課題を解決するため、互いに直交する
３軸上の加速度を検出する加速度センサにより、各軸の
加速度を検出し、記憶装置により、各軸の加速度データ
を記憶し、この加速度データに基づいて、解析装置によ
り、各軸上の加速度をそれぞれ時間的に積分すると共
に、得られた各積分値の和をとることを特徴とする動作
解析方法（請求項４に記載した発明）とした。この発明
においても、上記請求項１及び２の各発明と同様の作用
効果を奏する。
３軸上の加速度を検出する加速度センサにより、各軸の
加速度を検出し、記憶装置により、各軸の加速度データ
を記憶し、この加速度データに基づいて、解析装置によ
り、各軸上の加速度をそれぞれ時間的に積分すると共
に、得られた各積分値の和をとることを特徴とする動作
解析方法（請求項４に記載した発明）とした。この発明
においても、上記請求項１及び２の各発明と同様の作用
効果を奏する。
【０００９】この解析方法において、前記記憶装置に代
えて、前記加速度センサの加速度データを、センサ側の
送信部により、前記解析装置側の受信部に向けて送信す
るようにしてもよい（請求項５に記載の発明）。この発
明においても、上記請求項３の発明と同様の作用効果を
奏することができる。
えて、前記加速度センサの加速度データを、センサ側の
送信部により、前記解析装置側の受信部に向けて送信す
るようにしてもよい（請求項５に記載の発明）。この発
明においても、上記請求項３の発明と同様の作用効果を
奏することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の動作解析装置に
係る第１実施形態を図１に基づいて説明する。該動作解
析装置は、図１に示したように、３軸加速度センサ１
と、そのセンサ１の出力信号を記憶する記憶装置として
のレコーダ２と、そのレコーダ２に記憶された加速度の
信号を解析する解析装置３からなっている。
係る第１実施形態を図１に基づいて説明する。該動作解
析装置は、図１に示したように、３軸加速度センサ１
と、そのセンサ１の出力信号を記憶する記憶装置として
のレコーダ２と、そのレコーダ２に記憶された加速度の
信号を解析する解析装置３からなっている。
【００１１】前記加速度センサ１は、３軸方向の加速度
を検出することができるものであれば、「物性型セン
サ」でもよいし、また「弾性型センサ」でもよい。この
実施形態では、例えば、次のような構造の３軸加速度セ
ンサを用いる。
を検出することができるものであれば、「物性型セン
サ」でもよいし、また「弾性型センサ」でもよい。この
実施形態では、例えば、次のような構造の３軸加速度セ
ンサを用いる。
【００１２】その１つは、サイズが２０．５×１２．５
×５（ｍｍ）の圧電型３軸加速度センサで、圧電セラミ
ックに重りを付けて、そのセラミックの外側を支持した
構造になっており、Ｚ方向に加速度が加わった場合に
は、重りの運動によってセラミックに、図２（イ）に示
したような変形が起こり、その応力によって加速度に比
例した電圧が圧電セラミックに発生する。また、Ｘ，Ｙ
方向に加速度が加わった場合には、図２（ロ）のような
変形が起こり、加速度に比例した電圧が圧電セラミック
に発生する。
×５（ｍｍ）の圧電型３軸加速度センサで、圧電セラミ
ックに重りを付けて、そのセラミックの外側を支持した
構造になっており、Ｚ方向に加速度が加わった場合に
は、重りの運動によってセラミックに、図２（イ）に示
したような変形が起こり、その応力によって加速度に比
例した電圧が圧電セラミックに発生する。また、Ｘ，Ｙ
方向に加速度が加わった場合には、図２（ロ）のような
変形が起こり、加速度に比例した電圧が圧電セラミック
に発生する。
【００１３】他の１つは、サイズが３０．０×３０．０
×１１．５（ｍｍ）の圧電型３軸加速度センサで、図３
に示すように、圧電バイモルフ片持バリ構造の素子を３
方向に独立して設けている。そして、各圧電素子に加速
度が加わると、その加速度に比例した電圧が発生する。
×１１．５（ｍｍ）の圧電型３軸加速度センサで、図３
に示すように、圧電バイモルフ片持バリ構造の素子を３
方向に独立して設けている。そして、各圧電素子に加速
度が加わると、その加速度に比例した電圧が発生する。
【００１４】そして、上記各センサ１の各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
に対応した出力ピンより、電圧信号が、加速度の出力信
号（加速度データ）として、前記レコーダ２に送出され
る。上述のように各センサ１は、小型であり、重量も小
さく（約２０グラム）、取扱い易い。なお、図示は省略
したが、加速度センサ１、駆動電源部、信号前処理手
段、オペアンプ及びレコーダ２が、パッケージ化されて
一体化されており、携帯性や取扱性を高めている。
に対応した出力ピンより、電圧信号が、加速度の出力信
号（加速度データ）として、前記レコーダ２に送出され
る。上述のように各センサ１は、小型であり、重量も小
さく（約２０グラム）、取扱い易い。なお、図示は省略
したが、加速度センサ１、駆動電源部、信号前処理手
段、オペアンプ及びレコーダ２が、パッケージ化されて
一体化されており、携帯性や取扱性を高めている。
【００１５】前記レコーダ２により記憶された加速度デ
ータは、解析する段階において、解析装置３に接続さ
れ、図１に示したＣＰＵ３０の命令によって、センサイ
ンタフェース３１を介して、主記憶装置３２の所定アド
レスに転送される。そして、図４に示すフローチャート
に基づくプログラムの各ステップ毎に、その命令の読込
みとその実行により、加速度データの処理が進行する。
ータは、解析する段階において、解析装置３に接続さ
れ、図１に示したＣＰＵ３０の命令によって、センサイ
ンタフェース３１を介して、主記憶装置３２の所定アド
レスに転送される。そして、図４に示すフローチャート
に基づくプログラムの各ステップ毎に、その命令の読込
みとその実行により、加速度データの処理が進行する。
【００１６】即ち、加速度データ処理が開始されると、
まず、ステップ１で、主記憶装置３２の所定アドレスか
ら、各軸に対応した加速度データが読取られ、ＣＰＵ３
０の所定のレジスタに一時的に格納され、ステップ２に
進む。ステップ２では、格納されている加速度データ
が、動的な加速度のみか否かを判断する。即ち、加速度
データに０Ｇ乃至１Ｇの加速度に相当する電圧信号が含
まれているか否かを判断する。これは、本発明に係る動
作解析装置は、人間のダイナミックな動作を所定の電気
量に正確に変換することを目的としており、動的な加速
度が有用なデータであることによる。このステップにお
いて、「ＹＥＳ」であれば、そのままステップ４に進む
が、「ＮＯ」であれば、ステップ３にジャンプし、動的
加速度のみに整える動的加速度処理がなされ、ステップ
４に進む。従って、このステップ３の処理により、患者
が睡眠等で活動していない間に得られた加速度データ
が、除かれる。
まず、ステップ１で、主記憶装置３２の所定アドレスか
ら、各軸に対応した加速度データが読取られ、ＣＰＵ３
０の所定のレジスタに一時的に格納され、ステップ２に
進む。ステップ２では、格納されている加速度データ
が、動的な加速度のみか否かを判断する。即ち、加速度
データに０Ｇ乃至１Ｇの加速度に相当する電圧信号が含
まれているか否かを判断する。これは、本発明に係る動
作解析装置は、人間のダイナミックな動作を所定の電気
量に正確に変換することを目的としており、動的な加速
度が有用なデータであることによる。このステップにお
いて、「ＹＥＳ」であれば、そのままステップ４に進む
が、「ＮＯ」であれば、ステップ３にジャンプし、動的
加速度のみに整える動的加速度処理がなされ、ステップ
４に進む。従って、このステップ３の処理により、患者
が睡眠等で活動していない間に得られた加速度データ
が、除かれる。
【００１７】前記ステップ４では、加速度データのう
ち、Ｘ軸上のデータを時間的に積分し、その積分値をＣ
ＰＵ３０の汎用レジスタに一時的に格納する処理を行
い、ステップ５に進み、Ｙ軸上のデータを時間的に積分
し、前記ステップ４と同様に、積分値を汎用レジスタに
格納し、ステップ６に進み、Ｚ軸上のデータを時間的に
積分して、前記ステップ４と同様に、積分値を汎用レジ
スタに格納して、ステップ７に移行する。
ち、Ｘ軸上のデータを時間的に積分し、その積分値をＣ
ＰＵ３０の汎用レジスタに一時的に格納する処理を行
い、ステップ５に進み、Ｙ軸上のデータを時間的に積分
し、前記ステップ４と同様に、積分値を汎用レジスタに
格納し、ステップ６に進み、Ｚ軸上のデータを時間的に
積分して、前記ステップ４と同様に、積分値を汎用レジ
スタに格納して、ステップ７に移行する。
【００１８】このステップ７では、ステップ４乃至６で
積分した各軸の積分値を加算して、動作量を得る。この
ような加算処理により、活動中の人間の３次元空間にお
ける、ダイナミックな動きを、電気信号に変換させて得
られた加速度データが、エネルギー消費量に対応した、
正確な相対値になる。
積分した各軸の積分値を加算して、動作量を得る。この
ような加算処理により、活動中の人間の３次元空間にお
ける、ダイナミックな動きを、電気信号に変換させて得
られた加速度データが、エネルギー消費量に対応した、
正確な相対値になる。
【００１９】その後、ステップ８に進み、前記加算値を
主記憶装置３２の所定アドレスに書き込む処理を行い、
この加速度データ処理を終了する。
主記憶装置３２の所定アドレスに書き込む処理を行い、
この加速度データ処理を終了する。
【００２０】以上のような動作解析装置の作用効果を、
発明者が行った実験に基づいて説明する。この実験の目
的は、動作解析装置を、エネルギー消費量の測定装置に
用いることを想定し、３軸加速度センサによって得られ
た加速度データと、呼気ガス分析装置によって得られた
データと、心拍数モニターによって得られたデータとを
それぞれ比較解析することである。使用機器は、図５に
示したように、３軸加速度センサ１及びそのデータを記
憶するレコーダ２、呼気ガス分析装置４及びそのマスク
４１、心拍数モニター５、ＣＰＵ３０である。
発明者が行った実験に基づいて説明する。この実験の目
的は、動作解析装置を、エネルギー消費量の測定装置に
用いることを想定し、３軸加速度センサによって得られ
た加速度データと、呼気ガス分析装置によって得られた
データと、心拍数モニターによって得られたデータとを
それぞれ比較解析することである。使用機器は、図５に
示したように、３軸加速度センサ１及びそのデータを記
憶するレコーダ２、呼気ガス分析装置４及びそのマスク
４１、心拍数モニター５、ＣＰＵ３０である。
【００２１】実験の方法は、１２名の健康な被検出体
（男４，女８／年齢は１８から２１歳）により、サンプ
ルを構成し、上記３軸加速度センサ１を首に、呼気ガス
分析装置４を腰の後ろに、心拍数モニター５を腰にそれ
ぞれ取付け、座部の高さを調整できる椅子からの立上が
りと立下がり動作を行わせた。この場合、座部の高さを
４段階に変化させた。即ち、ヒップとひざの角度が９０
度となる状態を１００とした場合に、それよりも若干高
い椅子（１１０％）、さらに高い椅子（１２０％），若
干低い椅子（８０％）により、立上がりと立下がり動作
を行わせた。
（男４，女８／年齢は１８から２１歳）により、サンプ
ルを構成し、上記３軸加速度センサ１を首に、呼気ガス
分析装置４を腰の後ろに、心拍数モニター５を腰にそれ
ぞれ取付け、座部の高さを調整できる椅子からの立上が
りと立下がり動作を行わせた。この場合、座部の高さを
４段階に変化させた。即ち、ヒップとひざの角度が９０
度となる状態を１００とした場合に、それよりも若干高
い椅子（１１０％）、さらに高い椅子（１２０％），若
干低い椅子（８０％）により、立上がりと立下がり動作
を行わせた。
【００２２】各装置からのデータは、同時にレコーダ２
等に記録され、前記ＣＰＵ３０によって、解析された。
各データは、ＢＩＭＵＴＡＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ（Kisse
i Comtec、長野県松本市）が開発したプログラムによっ
て処理された。即ち、同プログラムによって、解析前の
休んだ状態に対して、すべてのデータが正規化された
後、各データが比較分析された。この場合、上述のよう
に、３軸加速度センサ１からの加速度データは、時間的
に積分され、Ｘ軸上、Ｙ軸上、Ｚ軸上の各軸の動作量を
得た後、和を取り動作量を計算した。
等に記録され、前記ＣＰＵ３０によって、解析された。
各データは、ＢＩＭＵＴＡＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ（Kisse
i Comtec、長野県松本市）が開発したプログラムによっ
て処理された。即ち、同プログラムによって、解析前の
休んだ状態に対して、すべてのデータが正規化された
後、各データが比較分析された。この場合、上述のよう
に、３軸加速度センサ１からの加速度データは、時間的
に積分され、Ｘ軸上、Ｙ軸上、Ｚ軸上の各軸の動作量を
得た後、和を取り動作量を計算した。
【００２３】各データに基づいて、動作量（ＡＣＣ）、
心拍数（ＨＲ）、酸素消費量（ＶＯ２）の増加比率を図
６のようなグラフに示した。この場合、横軸に各椅子の
高さをとっている。このグラフに示されているように、
１２０％の立上運動から、より多くのエネルギーを消費
する８０％に移行するに従い、酸素消費量ＶＯ２、心拍
数ＨＲ及び動作量ＡＣＣも増加し、その増加比率も大き
くなっている。ここで注目すべきことは、酸素消費量Ｖ
Ｏ２の増加比率に対し、加速度の動作量の増加変化量Ａ
ＣＣが、ほぼ追随している点である。
心拍数（ＨＲ）、酸素消費量（ＶＯ２）の増加比率を図
６のようなグラフに示した。この場合、横軸に各椅子の
高さをとっている。このグラフに示されているように、
１２０％の立上運動から、より多くのエネルギーを消費
する８０％に移行するに従い、酸素消費量ＶＯ２、心拍
数ＨＲ及び動作量ＡＣＣも増加し、その増加比率も大き
くなっている。ここで注目すべきことは、酸素消費量Ｖ
Ｏ２の増加比率に対し、加速度の動作量の増加変化量Ａ
ＣＣが、ほぼ追随している点である。
【００２４】次に、心拍数ＨＲの増加比率と加速度の動
作量ＡＣＣの増加比率との相関関係を図７に、同増加比
率と酸素消費量ＶＯ２のログ変換値ＶＯ２ｌｏｇとの相
関関係を図８に、同変換値ＶＯ２ｌｏｇと心拍数ＨＲの
増加比率との相関関係を図９にそれぞれ示した。各図７
乃至９に示されているように、それぞれ、密接な相関関
係が示されている。特に図８に示されているように、加
速度の動作量ＡＣＣの増加変化率と酸素消費量のログ変
換値ＶＯ２ｌｏｇとが、平均位置で引かれた直線に集中
してプロットされており、ここでも、酸素消費量ＶＯ２
と、加速度の動作量ＡＣＣとの密接な相関関係が示され
ている。よって、加速度の動作量とエネルギー消費量間
には、密接な相関関係があり、加速度の動作量は、エネ
ルギー消費量に対応する、信頼できる相対値であること
が証明された。一方で、心拍数ＨＲは、被測定者のスト
レスや感情等の他の要素に影響されるし、ガス分析で
は、被測定者の活動を妨害するマスク４１によって、行
動が妨げられる不利益がある。
作量ＡＣＣの増加比率との相関関係を図７に、同増加比
率と酸素消費量ＶＯ２のログ変換値ＶＯ２ｌｏｇとの相
関関係を図８に、同変換値ＶＯ２ｌｏｇと心拍数ＨＲの
増加比率との相関関係を図９にそれぞれ示した。各図７
乃至９に示されているように、それぞれ、密接な相関関
係が示されている。特に図８に示されているように、加
速度の動作量ＡＣＣの増加変化率と酸素消費量のログ変
換値ＶＯ２ｌｏｇとが、平均位置で引かれた直線に集中
してプロットされており、ここでも、酸素消費量ＶＯ２
と、加速度の動作量ＡＣＣとの密接な相関関係が示され
ている。よって、加速度の動作量とエネルギー消費量間
には、密接な相関関係があり、加速度の動作量は、エネ
ルギー消費量に対応する、信頼できる相対値であること
が証明された。一方で、心拍数ＨＲは、被測定者のスト
レスや感情等の他の要素に影響されるし、ガス分析で
は、被測定者の活動を妨害するマスク４１によって、行
動が妨げられる不利益がある。
【００２５】上記第１実施形態では、加速度データをレ
コーダ２に記憶させた後、ＣＰＵ３０で解析する場合の
構成例及び加速度データ処理を説明したが、図１０に示
した第２実施形態のように、加速度センサ１側に送信部
６を組込み、解析装置３側に受信部７を組込んでもよ
い。このような構成によれば、加速度データを大容量の
主記憶装置３２に書込めるので、長時間の動作に対する
解析が可能となる。
コーダ２に記憶させた後、ＣＰＵ３０で解析する場合の
構成例及び加速度データ処理を説明したが、図１０に示
した第２実施形態のように、加速度センサ１側に送信部
６を組込み、解析装置３側に受信部７を組込んでもよ
い。このような構成によれば、加速度データを大容量の
主記憶装置３２に書込めるので、長時間の動作に対する
解析が可能となる。
【００２６】この通信による場合の加速度データ処理
は、図１１に示したフローチャートに従う。即ち、ステ
ップ１００で、受信部７からの加速度データの読込処理
が行われ、ステップ１０２に進み、検出時間がタイムア
ップしたか否かが判断される。そして、タイムアップし
ていない場合には、ステップ１に戻り、加速度データの
読込処理が続行され、一方、タイムアップしている場合
には、上記図４に示したステップ２乃至ステップ８と同
様な手順により、ステップ１０４乃至１１６の各ステッ
プにて加速度データ処理が行われる。
は、図１１に示したフローチャートに従う。即ち、ステ
ップ１００で、受信部７からの加速度データの読込処理
が行われ、ステップ１０２に進み、検出時間がタイムア
ップしたか否かが判断される。そして、タイムアップし
ていない場合には、ステップ１に戻り、加速度データの
読込処理が続行され、一方、タイムアップしている場合
には、上記図４に示したステップ２乃至ステップ８と同
様な手順により、ステップ１０４乃至１１６の各ステッ
プにて加速度データ処理が行われる。
【００２７】なお、ステップ８或いはステップ１１６で
主記憶装置３２に記憶された加算値は、表示プログラム
により、グラフ化されたり、波形化されて、プリンタ、
ディスプレイ等の出力装置に出力され、印刷或いは表示
される。
主記憶装置３２に記憶された加算値は、表示プログラム
により、グラフ化されたり、波形化されて、プリンタ、
ディスプレイ等の出力装置に出力され、印刷或いは表示
される。
【００２８】以上のような上記各実施形態は、呼気ガス
分析装置に換えて、エネルギー消費量を正確に測定でき
る動作解析装置の構成例であり、このような動作解析装
置は、代謝疾患や心臓病疾患等で、患者のエルネギー消
費量を制御する必要がある場合に、正確なエルネギー消
費量の相対値を得ることができる。その他、バイオフィ
ードバックにおいて、患者の歩行動作の解析にも使用す
ることができ、さらにスポーツ医学でも有用である。
分析装置に換えて、エネルギー消費量を正確に測定でき
る動作解析装置の構成例であり、このような動作解析装
置は、代謝疾患や心臓病疾患等で、患者のエルネギー消
費量を制御する必要がある場合に、正確なエルネギー消
費量の相対値を得ることができる。その他、バイオフィ
ードバックにおいて、患者の歩行動作の解析にも使用す
ることができ、さらにスポーツ医学でも有用である。
【００２９】また、エルネギー消費量解析装置としての
動作解析装置の他に、次のような動作解析にも利用でき
る。その１つは、例えば、パーキンソン病の患者の「震
え」や人間の局所筋疲労において現れる「震え」の解析
において、３軸加速度センサのデータに基づいて、「震
え」の成分を解析することもできる。その１つは、歩行
分析において、床反力計に換えて、この動作解析装置を
患者の足に付けて用いれば、直接、患者側に加わる衝撃
等を解析することができ、しかも安価である。
動作解析装置の他に、次のような動作解析にも利用でき
る。その１つは、例えば、パーキンソン病の患者の「震
え」や人間の局所筋疲労において現れる「震え」の解析
において、３軸加速度センサのデータに基づいて、「震
え」の成分を解析することもできる。その１つは、歩行
分析において、床反力計に換えて、この動作解析装置を
患者の足に付けて用いれば、直接、患者側に加わる衝撃
等を解析することができ、しかも安価である。
【００３０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、３軸加速
度センサは、活動中の人間が３次元の空間において絶え
ず変化させる、そのダイナミックな動きを一定の電気信
号に変換することができるものである。よって、人間の
動作解析に最適なセンサであり、しかも、小型で取扱い
易く、安価であるので、動作解析装置自体を低コストで
提供することができる。
度センサは、活動中の人間が３次元の空間において絶え
ず変化させる、そのダイナミックな動きを一定の電気信
号に変換することができるものである。よって、人間の
動作解析に最適なセンサであり、しかも、小型で取扱い
易く、安価であるので、動作解析装置自体を低コストで
提供することができる。
【００３１】また請求項１，請求項４に記載の発明によ
れば、各軸の動作量の和をとることで、ダイナミックに
動作する人間のエネルギー消費量等の動作量を、正確に
把握することができる。
れば、各軸の動作量の和をとることで、ダイナミックに
動作する人間のエネルギー消費量等の動作量を、正確に
把握することができる。
【００３２】請求項２に記載の動作解析装置によれば、
３軸加速度センサと一体的に、記憶装置を取付けること
により、小型の前記センサとあいまって、携帯性が備わ
った動作解析装置となっている。
３軸加速度センサと一体的に、記憶装置を取付けること
により、小型の前記センサとあいまって、携帯性が備わ
った動作解析装置となっている。
【００３３】請求項３及び請求項５に記載の発明によれ
ば、携帯性が高まると共に、解析装置側の、記憶容量が
大きい記憶装置を利用することができるので、長時間に
亘って、患者の動作データを記録することができる。
ば、携帯性が高まると共に、解析装置側の、記憶容量が
大きい記憶装置を利用することができるので、長時間に
亘って、患者の動作データを記録することができる。
【図１】第１実施形態に係る動作解析装置の構成ブロッ
ク図、
ク図、
【図２】（イ），（ロ）は、第１実施形態に用いる３軸
加速度センサの動作説明図、
加速度センサの動作説明図、
【図３】同動作説明図、
【図４】同実施形態のフローチャート図、
【図５】同実施形態の実験に用いた使用器具及びブロッ
ク図、
ク図、
【図６】同実験の結果をまとめたグラフ、
【図７】同実験の結果をまとめたグラフ、
【図８】同実験の結果をまとめたグラフ、
【図９】同実験の結果をまとめたグラフ、
【図１０】第２実施形態に係る動作解析装置の構成ブロ
ック図、
ック図、
【図１１】同実施形態のフローチャート図。
１ ３軸加速度センサ ２ レコーダ ３ 解析装置 ３０ ＣＰＵ ３１ インターフェイス ３２ 主記憶装置 ４ 呼気ガス分析装置 ４１ マスク ５ 心拍数モニター ６ 送信部 ７ 受信部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/11 A61B 5/22
Claims (5)
- 【請求項１】 互いに直交する３軸上の加速度を検出す
る単一の加速度センサと、その加速度センサが、各軸に
対応して出力する各信号に基づいて、動作解析を行う解
析装置を備えた動作解析装置であって、 前記解析装置は、各軸に対応して出力する前記加速度セ
ンサの各信号に基づいて、各軸上の加速度をそれぞれ時
間的に積分すると共に、前記各積分値の和をとることを
特徴とする動作解析装置。 - 【請求項２】 前記加速度センサの出力信号を記憶する
記憶装置をセンサ側に備えていることを特徴とする請求
項１に記載の動作解析装置。 - 【請求項３】 前記加速度センサの出力信号を、前記解
析装置の受信部に向けて送信する送信部をセンサ側に備
えていることを特徴とする請求項１に記載の動作解析装
置。 - 【請求項４】 互いに直交する３軸上の加速度を検出す
る加速度センサにより、各軸の加速度を検出し、 記憶装置により、各軸の加速度データを記憶し、 これらの加速度データに基づいて、解析装置により、各
軸上の加速度をそれぞれ時間的に積分すると共に、得ら
れた各積分値の和をとることを特徴とする動作解析方
法。 - 【請求項５】 前記記憶装置に代えて、前記加速度セン
サの加速度データを、センサ側の送信部より、前記解析
装置側の受信部に向けて送信することを特徴とする請求
項４に記載の動作解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332901A JP2997258B1 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 動作解析装置及び動作解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332901A JP2997258B1 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 動作解析装置及び動作解析方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2997258B1 true JP2997258B1 (ja) | 2000-01-11 |
| JP2000157516A JP2000157516A (ja) | 2000-06-13 |
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ID=18260076
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10332901A Expired - Fee Related JP2997258B1 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 動作解析装置及び動作解析方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997258B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007195699A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Advanced Telecommunication Research Institute International | バイタル計測装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3753233B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2006-03-08 | 財団法人くまもとテクノ産業財団 | 状態評価システム |
| WO2003032826A2 (en) * | 2001-10-11 | 2003-04-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System and method for determining the physical activity of an object |
| JP4774483B2 (ja) * | 2005-02-10 | 2011-09-14 | バイセン株式会社 | 脚状態診断システムとその診断方法 |
| JP4404838B2 (ja) * | 2005-10-27 | 2010-01-27 | 財団法人くまもとテクノ産業財団 | 状態解析装置 |
| KR100966590B1 (ko) * | 2007-12-11 | 2010-06-29 | 한국전자통신연구원 | 생체신호 측정 장치들의 상호 협업 방법 및 시스템 |
| JP5476833B2 (ja) * | 2009-07-23 | 2014-04-23 | カシオ計算機株式会社 | 動物の感情表示システム及び動物の感情表示方法 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10332901A patent/JP2997258B1/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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