JP6642770B1 - 運動機能評価装置、運動機能評価システム、運動機能評価プログラムおよび運動機能評価方法 - Google Patents

Abstract

運動機能評価装置は、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価装置は、被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するように構成された通信部と、通信部にて取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するように構成された制御部とを備える。

Description

本開示は、運動機能評価装置、運動機能評価システム、運動機能評価プログラム、および運動機能評価方法に関する。本出願は、２０１８年３月１３日に出願した日本特許出願である特願２０１８−０４５３９５号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

特開２０１１−１１５３６２号公報（特許文献１）には、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行ない、経過時間の計測値に基づいて被験者の運動機能を評価する技術を開示している。

特開２０１１−１１５３６２号公報

本開示の一態様に係る運動機能評価装置は、被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価装置は、被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するように構成された通信部と、通信部にて取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するように構成された制御部とを備える。

本開示の一態様に係る運動機能評価システムは、被験者の体に装着された慣性センサと、慣性センサの測定データに基づいて、被験者の運動機能を評価するように構成された運動機能評価装置とを備える。運動機能評価装置は、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価装置は、慣性センサの測定データを取得するように構成された通信部と、通信部にて取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するように構成された制御部とを含む。

本開示の一態様に係る運動機能評価プログラムは、コンピュータに、被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムである。被験者の運動機能を評価する処理は、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を含む。運動機能評価プログラムは、被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するステップとをコンピュータに実行させる。

本開示の一態様に係る運動機能評価方法は、被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価方法は、被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するステップとを備える。

図１は、実施の形態に係る運動機能評価システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、実施の形態に係る運動機能評価システムのハードウェア構成を概略的に示す図である。 図３は、実施の形態に係る加速度センサの機能的構成を概略的に示す図である。 図４は、実施の形態に係る運動機能評価装置の機能的構成を概略的に示す図である。 図５は、タイムアップアンドゴー試験の概要を説明するための図である。 図６は、実施の形態に係る運動機能評価システムにおけるタイムアップアンドゴー試験の測定手順を説明するための図である。 図７は、図６に示す測定手順を実行することにより取得された測定データの一例を示す図である。 図８は、加速度の時間波形を用いた離殿時刻および着座時刻の検出方法を説明するための図である。 図９は、実施の形態に係る運動機能評価システムにより実行される運動機能評価を説明するためのフローチャートである。 図１０は、図９のステップＳ１６に示す運動機能の評価の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図１１は、実施の形態に係る運動機能評価システムの評価結果を説明するための図である。 図１２は、実施の形態に係る運動機能評価システムによる他の評価項目を説明するための図である。

[本開示が解決しようとする課題]
本開示の一態様の目的は、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保して、運動機能評価の信頼性を向上させることが可能な運動機能評価装置、運動機能評価方法および運動機能評価プログラム、ならびに、このような運動機能評価装置を備えた運動機能評価システムを提供することである。
[本開示の効果]
本開示によれば、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保でき、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の一態様に係る運動機能評価装置２（図１および図４参照）は、被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価装置２は、被験者の体に装着された慣性センサ（例えば、加速度センサ１）の測定データを取得するように構成された通信部４０と、通信部４０にて取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するように構成された制御部６４とを備える。

上記（１）に記載の運動機能評価装置２によれば、被験者の体に装着された慣性センサの測定データに基づいて、タイムアップアンドゴー試験における経過時間を自動的に計測することができる。一般的には慣性センサは、被験者の体幹正中に装着されることが好ましい。体幹正中とは、胴体としての体幹であって、体の左右の中心をいう。慣性センサは、通常、首から腰にかけての中心、すなわち背骨に沿って装着され、装着の容易さからは腰部が好ましい。ベルト等の装着具によって簡便に固定することができるからである。これによると、測定者がストップウォッチを用いて、目視で経過時間を計測する従来の運動機能評価と比較して、計測値の精度を高めるとともに、計測値のばらつきを低減することができる。この結果、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保できるため、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

（２）上記（１）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、被験者が前記椅子に腰掛けて静止している状態から前記被験者が再び前記椅子に着座して静止状態になるまでの前記測定データを記録するように構成された記憶装置６８（図４参照）をさらに備える。制御部６４は、記憶装置６８に記録された測定データの時間波形から、測定データのばらつきを示す指標を時系列データとして生成する。制御部６４は、上記指標と第１の閾値との比較により離殿時刻を検出し、かつ、上記指標と第２の閾値との比較により着座時刻を検出する。

これによると、タイムアップアンドゴー試験における離殿時刻および着座時刻を高い精度で検出できるため、経過時間の計測値の精度を確保することができる。

（３）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、記憶装置６８に記録された測定データの時間波形から、測定データの標準偏差の時間波形を生成する。制御部６４は、標準偏差の時間波形において、標準偏差が最初に第１の閾値を超えた時刻を離殿時刻として検出し、かつ、標準偏差の時間波形において、標準偏差が最後に第２の閾値を超えた時刻を着座時刻として検出する。

これによると、タイムアップアンドゴー試験における離殿時刻および着座時刻を高い精度で検出できるため、経過時間の計測値の精度を確保することができる。

（４）上記（３）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、標準偏差の時間波形において、標準偏差の平均値が基準標準偏差以下となる区間を選択し、第１の閾値および第２の閾値を、選択した区間における標準偏差の平均値よりも高い値に設定する。

これによると、タイムアップアンドゴー試験における離殿時刻および着座時刻を高い精度で検出できるため、経過時間の計測値の精度を確保することができる。

（５）上記（１）から（４）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、記制御部は、経過時間における測定データを、立上り、往路歩行、転回、復路歩行および着座の動作にそれぞれ対応する複数の区間に分割する。

これによると、タイムアップアンドゴー試験において上記の各動作が行なわれた時間が分かるため、慣性センサ１の測定データを、各動作に対応した区間に分割することができる。そして、分割された区間の測定データを分析することにより、その区間で求められる動作能力について定量的に評価することができる。

（６）本開示の一態様に係る運動機能評価システム１００（図１参照）は、被験者の体に装着された慣性センサ１と、慣性センサ１の測定データに基づいて、被験者の運動機能を評価するように構成された運動機能評価装置２とを備える。運動機能評価装置２は、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価装置２は、慣性センサ１の測定データを取得するように構成された通信部４０と、通信部４０にて取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するように構成された制御部６４とを含む。

上記（６）に記載の運動機能評価システムによれば、被験者の体に装着された慣性センサの測定データに基づいて、タイムアップアンドゴー試験における経過時間を自動的かつ高精度に計測することができる。これによると、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保できるため、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

（７）本開示の一態様に係る運動機能評価プログラムは、コンピュータに、被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムである。被験者の運動機能を評価する処理は、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を含む。運動機能評価プログラムは、被験者の体に装着された慣性センサ１の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するステップとをコンピュータに実行させる。

上記（７）に記載の運動機能評価プログラムによれば、被験者の体に装着された慣性センサの測定データに基づいて、タイムアップアンドゴー試験における経過時間を自動的かつ高精度に計測することができる。これによると、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保できるため、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

（８）本開示の一態様に係る運動機能評価方法は、被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成される。運動機能評価方法は、被験者の体に装着された慣性センサ１の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、被験者が椅子から立ち上がる離殿時刻、および、被験者が椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて経過時間を算出するステップとを備える。

上記（８）に記載の運動機能評価方法によれば、被験者の体中に装着された慣性センサの測定データに基づいて、タイムアップアンドゴー試験における経過時間を自動的かつ高精度に計測することができる。これによると、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保できるため、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰返さない。

（運動機能評価システムの構成）
図１は、実施の形態に係る運動機能評価システム１００の構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る運動機能評価システム１００は、被験者Ｍの運動機能を評価するためのシステムである。本願明細書において、被験者Ｍの「運動機能」とは、被験者Ｍの移動における動作能力であって、下肢筋力、バランス、歩行能力、易転倒性などの複合的な動作能力を含む。

図１に示すように、運動機能評価システム１００は、加速度センサ１と、運動機能評価装置２とを備える。加速度センサ１および運動機能評価装置２は、互いに無線通信する。具体的には、加速度センサ１は、運動機能評価装置２と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格等の近距離無線通信の規格に従って接続され、運動機能評価装置２との間でデータを送受信する。

加速度センサ１は、携行可能な小型の筐体を有しており、被験者Ｍの体に装着される。図１の例では、被験者Ｍの体幹正中としての腰部に装着される。好ましくは、加速度センサ１は、被験者Ｍの体重心がある、正中線上の第３腰椎付近に装着される。例えば、加速度センサ１の筐体にはクリップ（図示せず）が設けられており、被験者Ｍが着用するベルトの腰背部中央付近に当該クリップを挟むことによって、加速度センサ１が装着される。

加速度センサ１は「慣性センサ」の一実施例に対応する。慣性センサは、加速度センサに代えて、角速度センサまたは地磁気センサなどを用いることができる。あるいは、加速度センサと、角速度センサまたは地磁気センサなどの他のセンサとを組み合わせて用いることができる。

加速度センサ１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサ等の３軸加速度センサである。加速度センサ１は、被験者Ｍの移動中における左右方向、上下方向および前後方向の加速度を測定する。以下の説明では、左右方向の加速度を「左右加速度」と称し、上下方向の加速度を「上下加速度」と称し、前後方向の加速度を「前後加速度」とも称する。また、被験者Ｍにとって左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸、前後方向をＺ軸とする。

加速度センサ１は、測定した３軸の加速度を測定データとして運動機能評価装置２へ出力する。なお、加速度センサ１は、被験者Ｍの移動中における３軸の加速度の変化を測定可能な装置であれば、どのような装置であってもよい。移動中における３軸の加速度の変化を正確に測定するため、被験者Ｍは裸足または靴を履いた状態で移動することが好ましい。

運動機能評価装置２は、無線通信機能を有する電子機器であって、専用に構成された装置の他、例えば、パソコン、タブレット端末、スマートフォンなどを適用することができる。運動機能評価装置２は、加速度センサ１が出力する測定データにより、被験者Ｍの移動中における前後加速度、左右加速度および上下加速度を取得する。運動機能評価装置２は、取得された前後加速度、左右加速度および上下加速度の時間的変化に基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。

（運動機能評価システムのハードウェア構成）
図２は、実施の形態に係る運動機能評価システム１００のハードウェア構成を概略的に示す図である。

図２に示すように、加速度センサ１は、センサ部１０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２と、記憶部１４と、通信部１６と、回路基板１８と、電源２０とを含む。

センサ部１０は、３軸加速度センサであり、被験者Ｍの腰部に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度を測定する。センサ部１０は、測定した加速度を示す電気信号をＣＰＵ１２へ出力する。

ＣＰＵ１２は、予め記憶されているプログラムを読み込んで、プログラムに含まれる命令を実行することにより、加速度センサ１の動作を制御する。ＣＰＵ１２は、センサ部１０から出力された電気信号を処理することにより、センサ部１０によって測定された加速度から測定データを生成する。

記憶部１４は、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成され、加速度センサ１の各種機能を設定するための設定データ、および測定データなどを記憶する。

通信部１６は、加速度センサ１が運動機能評価装置２と無線通信するため、図示しないアンテナ等を介して信号を送受信するための変復調処理などを行なう。具体的には、通信部１６は、チューナ、受信強度算出回路、巡回冗長検査回路、高周波回路などを含む通信モジュールである。通信部１６は、加速度センサ１が送受信する無線信号の変復調および周波数変換を行ない、受信信号をＣＰＵ１２へ与える。

回路基板１８は、加速度センサ１の筐体内部に収容されており、センサ部１０、ＣＰＵ１２、記憶部１４および通信部１６の各々を構成する回路部品を搭載する。

電源２０は、リチウムイオン電池等を含む蓄電装置である。ユーザ等により図示しない電源スイッチがオンされると、回路基板１８上に搭載される複数の回路部品に対する電力供給を開始する。

運動機能評価装置２は、通信部４０と、ＣＰＵ４２と、回路基板４４と、電源４６と、表示部４８と、操作受付部５０とを含む。

通信部４０は、運動機能評価装置２が加速度センサ１を含む他の無線機器と通信するため、アンテナ等を介して信号を送受信するための変復調処理などを行なう。通信部４０は、チューナ、受信強度算出回路、巡回冗長検査回路、高周波回路などを含む通信モジュールである。通信部４０は、運動機能評価装置２が送受信する無線信号の変復調および周波数変換を行ない、受信信号をＣＰＵ４２へ与える。

ＣＰＵ４２は、記憶装置６８（図４参照）に記憶されているプログラムを読み込んで、該プログラムに含まれる命令を実行することにより、運動機能評価装置２の動作を制御する。プログラムは運動機能評価プログラムを含む。ＣＰＵ４２は、運動機能評価プログラムを実行することにより、通信部４０から送信される測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。ＣＰＵ４２は、さらに、運動機能の評価結果に基づいて、被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別することができる。ＣＰＵ４２の詳細については後述する。

操作受付部５０は、ユーザの入力操作を受け付ける。操作受付部５０は、ユーザの操作に応じて、操作内容を示す信号をＣＰＵ４２へ出力する。操作受付部５０は、表示部４８上に設けられたタッチパネルであってもよいし、キーボード等その他の物理操作キーであってもよい。

表示部４８は、ＣＰＵ４２の制御に応じて、画像、テキスト、音声など五感に作用するデータを表示する。表示部４８は、たとえばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイによって構成される。ＣＰＵ４２は、運動機能評価プログラムの実行により、通信部４０から送信される測定データ、運動機能の評価結果を示すデータ、および、運動アドバイスを示すデータを表示部４８に表示させることができる。また、ＣＰＵ４２は、これらのデータを内部の記憶装置６８に蓄積することができる。

（加速度センサ１の機能的構成）
図３は、実施の形態に係る加速度センサ１の機能的構成を概略的に示す図である。図３に示すように、加速度センサ１は、記憶部２２および信号処理回路２４を含む。記憶部２２は、ＲＡＭ等の記憶装置から構成されており、プログラムおよび測定データ等を記憶する。

信号処理回路２４は、加速度センサ１の各部を制御する。信号処理回路２４は、記憶部２２に記憶されているプログラムに従って動作し、後述する運動機能評価を含む種々の動作を実行する。

具体的には、信号処理回路２４は、ノイズ除去用のフィルタおよびＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータを含み、センサ部１０から出力された電気信号からノイズを除去することにより、図５に示すような加速度を示す加速度信号を生成する。また、信号処理回路２４は、生成した加速度信号を所定周期でサンプリングすることにより、測定データを生成する。

信号処理回路２４におけるサンプリング周期は、１ｍｓ以上２００ｍｓ以下とすることが好ましい。サンプリング周期が１ｍｓより短くなると、信号処理回路２４における演算の負荷が増大するとともに、測定データを記憶するために大容量の記憶部２２が必要になるためである。また、サンプリング周期が２００ｍｓより長くなると、移動に伴う被験者の体重心の位置の変化を正確に捉えることが難しくなるためである。より好ましくは、信号処理回路２４におけるサンプリング周期は５ｍｓ程度である。信号処理回路２４は、生成した測定データを通信部１６に出力する。サンプリング周期の下限は２ｍｓ以上であることが好ましく、５ｍｓ以上であることがより好ましい。サンプリング周期の上限は１００ｍｓ以下であることが好ましく、５０ｍｓ以下であることがより好ましく、２０ｍｓ以下であることがさらに好ましい。

通信部１６は、無線信号受信部２６と、無線信号送信部２８と、ファイル出力部３０とを含む。無線信号受信部２６は、運動機能評価装置２から操作指示を受信し、受信した操作指示を信号処理回路２４に与える。操作指示には、信号処理回路２４により生成された測定データの保存先を指定するための指示が含まれている。

無線信号送信部２８は、信号処理回路２４により生成された測定データを運動機能評価装置２へ送信する。運動機能評価装置２は、無線信号送信部２８から送信されてきた測定データを受信すると、測定データを装置内部の記憶装置６８（図４参照）に記憶させる。

信号処理回路２４は、また、生成した測定データを記憶部１４に格納する。信号処理回路２４は、運動機能評価装置２からの操作指示に応じて（あるいは、予め定められた設定に基づいて）、加速度センサ１内部の記憶部１４および加速度センサ１外部の記憶装置（運動機能評価装置２内部の記憶装置６８）のいずれか一方を選択して、測定データを保存するように構成されている。

このようにすると、加速度センサ１を用いて運動機能評価を行なう場合、信号処理回路２４は、センサ部１０による測定データを、無線信号送信部２８を介してリアルタイムで運動機能評価装置２へ送信することができる。したがって、運動機能評価装置２は、受信した測定データに基づいて、リアルタイムで被験者Ｍの運動機能を評価することができる。

あるいは、信号処理回路２４は、測定データを記憶部１４に蓄積しておくことができる。ファイル出力部３０は、記憶部１４に蓄積されている測定データを外部の記憶媒体３に送信することができる。外部の記憶媒体３は、例えば、ＵＳＢメモリおよびメモリースティック（登録商標）などを用いることができる。

これによると、加速度センサ１と運動機能評価装置２とが無線通信することが難しい状況であっても、加速度センサ１が測定データを記憶部１４に蓄えておくことで、後日、記憶部１４に蓄えられた測定データを、記憶媒体３を経由して読み出すことにより、被験者Ｍの運動機能を評価することができる。なお、加速度センサ１は、記憶媒体３を経由することに代えて、ＵＳＢ等の有線のデータ伝送手段を経由して測定データを読み出せるように構成されていてもよい。

（運動機能評価装置２の機能的構成）
図４は、実施の形態に係る運動機能評価装置２の機能的構成を概略的に示す図である。

図４に示すように、運動機能評価装置２において、通信部４０は、無線信号受信部６０および無線信号送信部６２を含む。無線信号受信部６０は、加速度センサ１から測定データを受信すると、受信した測定データをＣＰＵ４２に送信する。

ＣＰＵ４２は、制御部６４および記憶装置６８を含む。記憶装置６８は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭを含む。ＲＯＭは、運動機能評価装置２を制御するためのプログラムを記憶する。該プログラムは、運動機能評価プログラムを含む。ＲＡＭは、運動機能評価装置２の各種機能を設定するためのデータ、測定データ、運動機能の評価結果を示すデータ、および、運動アドバイスを示すデータなどを記憶する。

制御部６４は、プロセッサから構成される。制御部６４は、記憶装置６８に記憶されるプログラムに従って動作することにより、運動機能評価装置２の動作を制御する。制御部６４は、運動機能評価プログラムに従って動作することにより、評価部７０および判別部７２としての機能を発揮する。

評価部７０は、無線信号受信部６０により取得された測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。または、評価部７０は、記憶媒体３から読み出した測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。

評価部７０は、測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を示す指標を算出する。評価部７０は、算出した指標を、例えば理想値を１０点（満点）としてスコア化する。このようにして、指標をスコア化することによって被験者Ｍの運動機能を定量的に評価する。これにより、ユーザは、運動機能がどの程度劣っているのかを定量的に把握することができる。

判別部７２は、評価部７０からの評価結果を取得するとともに、操作受付部５０から、ユーザによって入力された外部データを受け付ける。外部データには、被験者Ｍを識別する情報である被験者識別情報、およびデータ閾値リストが含まれる。被験者識別情報は、被験者Ｍの氏名、性別、年齢、身長、体重などの情報を含む。データ閾値リストは、運動アドバイスを判別する際に用いられる閾値のデータである。判別部７２は、データ閾値リストを参照することにより、被験者Ｍの運動機能の評価結果に基づいて、被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別する。

制御部６４は、測定データ、評価部７０による評価結果、および判別部７２による運動アドバイスを示すデータを表示部４８に表示させる。また制御部６４は、これらのデータを記憶装置６８に記憶する。

（運動機能評価システムの動作）
次に、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００の動作について説明する。

本実施の形態では、被験者Ｍの運動機能の評価方法の１つとして、タイムアップアンドゴー試験を採用する。図５は、タイムアップアンドゴー試験の概要を説明するための図である。タイムアップアンドゴー試験では、図５に示すように、椅子から一定距離離れた地点に目印が設置される。目印には例えば高さ２０ｃｍ程度のミニコーンが用いられる。椅子から目印までの距離は、一般的に３ｍに定められている。

最初に、被験者Ｍは、椅子に腰掛けた状態で待機している。このとき、被験者Ｍは、両足の先端を揃え、かつ肩幅程度に開脚させるとともに、両手を大腿部の前面に置いた姿勢をとっている。

この状態で、測定者からスタートの合図を受けると、被験者Ｍは、椅子から立ち上がり、３ｍ先の目印に向かって歩行する。続いて、被験者Ｍは、目印を回って方向転換し、再び椅子に着座する。この一連の動作において、測定者は、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでの経過時間を計測する。

タイムアップアンドゴー試験では、立ち上がる、歩く、身体の向きを変える、バランスをとるなどの動作能力が必要とされるため、下肢筋力、バランス能力、歩行能力、易転倒性といった複合的な動作能力を評価することができる。これらの動作能力は日常生活機能との関連性が高いことから、タイムアップアンドゴー試験は、高齢者の運動機能評価として広く利用されている。

しかしながら、医療施設または介護施設などの現場においては、通常、タイムアップアンドゴー試験は、測定者がストップウォッチを用いて、被験者が立ち上がってから着座するまでの経過時間を目視で計測することが行なわれている。そのため、同一の被験者の経過時間であっても、測定者によって計測値にばらつきが生じてしまう場合がある。このような場合、計測値の精度を確保することが困難となるため、運動機能評価の信頼性を低下させてしまうことが懸念される。

本実施の形態に係る運動機能評価システム１００では、運動機能評価装置２は、被験者Ｍに装着された加速度センサ１から受信した測定データに基づいて、被験者の運動機能を評価するように構成される。具体的には、運動機能評価装置２は、タイムアップアンドゴー試験での加速度センサ１の測定データに基づいて、被験者Ｍが椅子から立ち上がる時刻（離殿時刻）と、被験者Ｍが椅子に着座する時刻（着座時刻）とを検出する。そして、運動機能評価装置２は、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて、離殿時刻から着座時刻までの経過時間を算出する。このように、運動機能評価装置２は、加速度センサ１の測定データを用いて、タイムアップアンドゴー試験における経過時間を自動的に計測することができる。

以下では、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００におけるタイムアップアンドゴー試験の測定手順について詳しく説明する。

最初に、図６を用いて、本実施の形態における加速度センサ１を用いて、タイムアップアンドゴー試験において被験者Ｍの腰部に生じる加速度を測定する場合における測定手順を説明する。

図６（１）に示すように、最初に、被験者Ｍを椅子に座らせた状態で、加速度センサ１の零点補正が実行される。このとき、測定者から被験者Ｍに対して、静止するように声掛けがなされる。

被験者Ｍの腰部に加速度センサ１を装着した状態で加速度センサ１および運動機能評価装置２の各々の電源スイッチをオンすることこにより、加速度センサ１および運動機能評価装置２が起動する。

運動機能評価装置２は、操作受付部５０によって評価開始の指示を示す入力操作を受け付けると、通信部４０を介して、加速度センサ１へ測定開始を指示する。加速度センサ１は、被験者Ｍが静止状態であるときのセンサ部１０の測定値を、前後加速度、左右加速度および上下加速度の零点に補正する。これにより、被験者Ｍの移動時における前後加速度、左右加速度および上下加速度を精度良く測定することができる。

具体的には、加速度センサ１において、信号処理回路２４は、センサ部１０の出力信号に基づいて、被験者Ｍが静止状態であるか否かを判定する。前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々に有意な変化が見られない場合（例えば、各加速度の変動幅が閾値未満である場合）、信号処理回路２４は、被験者Ｍが静止状態であると判定する。被験者Ｍが静止状態であると判定されると、信号処理回路２４は、このときのセンサ部１０の測定値を、左右加速度、上下加速度および前後加速度の零点に補正する。

零点補正が完了すると、センサ部１０は、被験者Ｍの腰部に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定を開始する。信号処理回路２４は、センサ部１０が出力する加速度信号を測定データに変換する。測定データは、加速度センサ１の記憶部１４または運動機能評価装置２の記憶装置６８のいずれかに保存される。測定データの保存先が運動機能評価装置２の記憶装置６８である場合、信号処理回路２４は、通信部１６（無線信号送信部２８）を介して、測定データを運動機能評価装置２へ送信する。

運動機能評価装置２は、通信部４０を介して加速度センサ１の測定データを受信すると、測定データを記憶装置６８に記録する。記憶装置６８への測定データの記録は、制御部６４によって制御される。

具体的には、制御部６４は、測定データに含まれる前後加速度の時間波形に基づいて、被験者Ｍが静止状態であるか否かを判定する。制御部６４は、前後加速度の時間波形について、所定の時間窓ごとに、測定データのばらつきを示す指標としての標準偏差を算出する。例えば、サンプリング周期を５ｍｓとし、時間窓を１ｓとする場合、制御部６４は、合計２００点の前後加速度の標準偏差を算出する。標準偏差は、公知の式を用いて算出すればよく、例えば、サンプリング点ごとの前後加速度と、全サンプリング点の前後加速度の平均値との差を二乗平均した上で、それの正の平方根を算出すればよい。すなわち、制御部６４は、前後加速度の時間波形のデータについて、ばらつきの大きさを標準偏差として算出する。

制御部６４は、１回のサンプリングごとに時間窓をずらしながら標準偏差を算出することによって、標準偏差の時間波形を生成する。なお、標準偏差の時間波形の生成は、被験者Ｍが図５に示す一連の動作を行なって再び椅子に座って静止した状態になるまで継続して行なわれる。

制御部６４は、前後加速度の標準偏差と、第１の閾値として予め設定された基準標準偏差とを比較する。基準標準偏差は、例えば１［ｍ／ｓ^２］に設定される。前後加速度の標準偏差が基準標準偏差（１［ｍ／ｓ^２」）以下となる状態が所定時間（例えば、２秒間）継続している場合、制御部６４は、被験者Ｍが静止状態であると判定する。被験者Ｍが静止状態であると判定されると、制御部６４は、記憶装置６８への測定データの記録を開始する。

加速度センサ１の零点補正が完了し、かつ、運動機能評価装置２にて測定データの記録が開始されると、図６（２）に進み、タイムアップアンドゴー試験が行なわれる。測定者から被験者Ｍに対してスタートの合図を送ることにより、被験者Ｍに、図５に示した一連の動作を行なわせる。被験者Ｍが動作を開始すると、加速度センサ１（センサ部１０）は、動作中の被験者Ｍの腰部に生じる上下加速度、左右加速度および前後加速度を測定する。

被験者Ｍが再び椅子に着座すると、図６（３）に進み、測定者から被験者Ｍに対して、椅子に座った状態で静止するように声掛けがなされる。運動機能評価装置２は、加速度センサ１の測定データに基づいて、被験者Ｍが静止状態であるか否かを判定する。被験者Ｍが静止状態であると判定されると、運動機能評価装置２は、記憶装置６８への測定データの記録を終了する。

具体的には、運動機能評価装置２において、制御部６４は、図６（１）で説明した前後加速度の標準偏差の時間波形を参照して、前後加速度の標準偏差と、第２の閾値として予め設定された基準標準偏差とを比較する。なお、本実施の形態では、第１の閾値と第２の閾値とを同一の値に設定するが、異なる値に設定してもよい。前後加速度の標準偏差が基準標準偏差（例えば、１［ｍ／ｓ^２］）以下となる状態が所定時間（例えば、２秒間）継続している場合、制御部６４は、被験者Ｍが静止状態であると判定する。被験者Ｍが静止状態であると判定されると、制御部６４は、記憶装置６８への測定データの記録を終了する。

図７は、図６に示す測定手順を実行することにより取得された測定データの一例を示す図である。図７には、加速度センサ１により測定された前後加速度の時間波形の一例が示される。図７に示す時間波形の始点は、運動機能評価装置２の記憶装置６８が測定データの記録を開始した時点に対応し、時間波形の終点は、記憶装置６８が測定データの記録を終了した時点に対応する。

図７に示すように、前後加速度の時間波形は、前後加速度が０［ｍ／ｓ^２］付近で安定する２つの区間と、この２つの区間に前後を挟まれるように、前後加速度が変動する区間とを有している。この前後加速度が変動する区間は、被験者Ｍがタイムアップアンドゴー試験における一連の動作（図５参照）を行なっている時間を反映している。一方、前後加速度が０［ｍ／ｓ^２］付近で安定する２つの区間は、一連の動作の前後において被験者Ｍが椅子に腰掛けた状態で静止している時間を反映している。

なお、図示は省略するが、左右加速度の時間波形および上下加速度の時間波形においても、前後加速度の時間波形と同様の傾向が現われる。

したがって、加速度センサ１で測定された加速度の時間波形を分析することにより、タイムアップアンドゴー試験における被験者Ｍの一連の動作の流れを特定することができる。これによると、以下に説明するように、被験者Ｍが椅子から立ち上がる離殿時刻、および被験者Ｍが椅子に着座する着座時刻を検出することができる。

次に、図８を用いて、加速度の時間波形を用いた離殿時刻および着座時刻の検出方法について説明する。本実施の形態では、前後加速度の時間波形を用いて、離殿時刻および着座時刻を検出する方法について説明する。なお、左右加速度または上下加速度の時間波形を用いても、同様の方法により、離殿時刻および着座時刻を検出することが可能である。

図８（Ａ）には、加速度センサ１により測定された前後加速度の時間波形の一例が示される。図８（Ｂ）には、図８（Ａ）の前後加速度の時間波形を基に生成された、前後加速度の標準偏差の時間波形が示される。この前後加速度の標準偏差の時間波形は、図６で説明したように、１回のサンプリングごとに時間窓をずらしながら前後加速度の標準偏差を算出することによって生成されたものである。

ここで、前後加速度の標準偏差の時間波形は、前後加速度のばらつきの大きさの時間変化を表わしている。被験者Ｍが椅子に腰掛けて静止している状態から立ち上がるとき、および、被験者Ｍが椅子に着座して静止する状態となるときには、被験者Ｍの姿勢が前後方向に大きく変化する。そのため、前後加速度の標準偏差においても大きな変化が現われる。そこで、運動機能評価装置２においては、前後加速度の標準偏差の時間波形に現われる顕著な変化を捉えることにより、離殿時刻および着座時刻を検出する。

具体的には、最初に、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、標準偏差の平均値ｍＳＤが基準標準偏差以下となる区間を選択する。図８（Ｂ）に示すように、制御部６４は、所定の時間幅ＴＲを設定し、この時間幅ＴＲに含まれる複数の標準偏差の平均値ｍＳＤを算出する。例えば、サンプリング周期を５ｍｓとし、時間幅ＴＲを１ｓとする場合、時間幅ＴＲには約２００点の標準偏差が含まれる。平均値ｍＳＤは、複数の標準偏差の合計値を標準偏差の総数で割ることにより算出することができる。

制御部６４は、標準偏差の時間波形の始点から、時間幅ＴＲを所定量ずつすらしながら、各時間幅ＴＲについて標準偏差の平均値ｍＳＤを算出する。そして、制御部６４は、算出した平均値ｍＳＤと基準標準偏差（例えば、１［ｍ／ｓ^２］）とを比較し、平均値ｍＳＤが基準標準偏差以下となる区間を選択する。

次に、制御部６４は、選択した区間における標準偏差の平均値ｍＳＤを用いて、標準偏差の顕著な変化を捉えるための閾値を設定する。具体的には、制御部６４は、平均値ｍＳＤに係数ｋ（ｋ≧１）を乗算した値を閾値に設定する。すなわち、閾値は、平均値ｍＳＤまたは平均値ｍＳＤよりも大きい値に設定される。なお、係数ｋは、着座、静止後のふらつきによる誤動作を考慮して、好適な値に設定することができる。係数ｋは１≦ｋ≦１０であることが好ましい。係数ｋを１未満とした場合、ふらつきを起立動作と誤判定する虞がある。一方、係数ｋを１０より大きくした場合、起立動作を検知漏れする虞がある。

制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、標準偏差が最初に閾値を超えた時刻（図中の時刻Ｔ１に相当）を離殿時刻として検出する。また、制御部６４は、標準偏差が最後に閾値を超えた時刻（図中の時刻Ｔ２に相当）を着座時刻として検出する。

被験者Ｍが椅子に腰掛けて静止している状態から立ち上がるときには、通常、最初に被験者Ｍの上半身が前傾し、立ち上がる過程で上半身が後方に戻るような動きがなされる。このとき、前後加速度は０［ｍ／ｓ^２］付近から大きく変化するため、前後加速度の標準偏差が閾値を超える最初のタイミングを、離殿時刻と定義することができる。

また、被験者Ｍが椅子に着座して静止するときには、通常、最初に被験者Ｍの上半身が後方に移動し、椅子の座面に被験者Ｍの臀部が着くと前方に戻った後、静止するような動きがなされる。このとき、前後加速度は、大きく変化した後に０［ｍ／ｓ^２］に収束するため、前後加速度の標準偏差が閾値を超える最後のタイミングを、着座時刻と定義することができる。

離殿時刻Ｔ１および着座時刻Ｔ２が検出されると、制御部６４は、着座時刻Ｔ２から離殿時刻Ｔ１を減算することにより、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を算出する。

図９は、実施の形態に係る運動機能評価システム１００により実行される運動機能評価を説明するためのフローチャートである。運動機能評価装置２は、運動機能評価プログラムを実行することにより、加速度センサ１と無線通信して図９に示す処理を実行する。図９に示すフローチャートの処理は、たとえば一定の周期で実行される。

図２〜図４および図９を参照して、加速度センサ１においては、ステップＳ０１により、被験者Ｍの腰部に装着された状態で電源２０が投入されて加速度センサ１が起動すると、ステップＳ０２において、信号処理回路２４は、センサ部１０の出力信号に基づいて、被験者Ｍが静止状態であるか否かを判定する。具体的には、前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々に有意な変化が見られない場合（例えば、各加速度の変動幅が閾値未満である場合）、信号処理回路２４は、被験者Ｍが静止状態であると判定する。

被験者Ｍが静止状態であると判定されると（Ｓ０２のＹＥＳ判定時）、信号処理回路２４は、ステップＳ０３に進み、被験者Ｍが静止状態であるときのセンサ部１０の測定値を、左右加速度、上下加速度および前後加速度の零点に補正する。零点補正が完了すると、ステップＳ０４にて、センサ部１０は、被験者Ｍの腰部に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定を開始する。信号処理回路２４は、センサ部１０が出力する加速度信号を測定データに変換する。一方、被験者Ｍが静止状態でない場合（Ｓ０２のＮＯ判定時）、すなわち被験者Ｍが移動している場合、処理は終了する。

ステップＳ０５において、信号処理回路２４は、センサ部１０の出力信号に基づいて、被験者Ｍが動作を開始したか否かを判定する。前後加速度、左右加速度および上下加速度の少なくとも１つに変化が見られる場合（例えば、少なくとも１つの加速度の変動幅が閾値より大きい場合）、信号処理回路２４は、被験者Ｍが動作を開始したと判定する。

被験者Ｍが動作を開始すると（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、ステップＳ０６において、センサ部１０は、動作中の被験者Ｍの腰部に生じる上下加速度、左右加速度および前後加速度を測定する。信号処理回路２４は、センサ部１０が出力する加速度信号を測定データに変換する。一方、被験者Ｍが移動を開始していない場合（Ｓ０５のＮＯ判定時）、処理は終了する。

信号処理回路２４は、ステップＳ０７において、測定データの保存先として、運動機能評価装置２の記憶装置６８および加速度センサ１の記憶部１４のいずれが指定されているかを判定する。測定データの保存先が記憶装置６８である場合、信号処理回路２４は、ステップＳ０８に進み、通信部１６（無線信号送信部２８）を介して、測定データを運動機能評価装置２へ送信する。

一方、測定データの保存先が記憶部１４である場合、信号処理回路２４は、ステップＳ０９に進み、測定データを記憶部１４に記憶する。

運動機能評価装置２においては、ステップＳ１１において電源４６が投入されて起動すると、ステップＳ１２において、制御部６４は、操作受付部５０によって測定開始の指示を示す入力操作を受け付けたか否かを判定する。測定開始の指示を示す入力操作を受け付けると（Ｓ１２のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１３に進み、通信部４０は、加速度センサ１の測定データを受信する。受信された測定データは制御部６４に送られる。

ステップＳ１４において、通信部４０は、さらに、外部データを受信する。外部データには、被験者Ｍを識別する情報である被験者識別情報、およびデータ閾値リストが含まれる。被験者識別情報は、被験者Ｍの氏名、性別、年齢、身長、体重などの情報を含む。データ閾値リストは、運動機能の評価結果に応じて被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別するときに用いられる。

ステップＳ１５において、制御部６４は、加速度センサ１から送信される測定データおよび外部データを記憶装置６８に記録する。ステップＳ１５では、制御部６４は、測定データに含まれる前後加速度の時間波形に基づいて、前後加速度の標準偏差の時間波形を生成する。前後加速度の標準偏差が基準標準偏差以下となる状態が一定時間継続している場合、制御部６４は、被験者Ｍが静止状態であると判定して記憶装置６８への測定データの記録を開始する。制御部６４は、さらに、前後加速度の標準偏差に変動が現われた後、その変動が減少して、前後加速度の標準偏差が基準標準偏差以下となる状態が一定時間継続している場合、被験者Ｍが静止状態であると判定して記憶装置６８への測定データの記録を終了する。

ステップＳ１６において、制御部６４は、記憶装置６８に記録された測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。ステップＳ１６では、制御部６４は、前後加速度およびその標準偏差の時間波形を用いて、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでの経過時間を算出する。

ステップＳ１７において、制御部６４は、経過時間の算出結果を表示部４８に表示する。なお、ステップＳ１６における評価結果は、表示部４８を通じてユーザに報知されるとともに、被験者Ｍの測定データと関連付けて、運動機能評価装置２の記憶装置６８に記憶される。

図１０は、図９のステップＳ１６に示す運動機能の評価の処理手順を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、ステップＳ１６１において、制御部６４は、前後加速度の時間波形から、前後加速度の標準偏差の時間波形を生成する。ステップＳ１６１では、制御部６４は、前後加速度の時間波形を１回のサンプリングごとに時間窓をすらしながら標準偏差を算出することにより、標準偏差の時間波形を生成する。

ステップＳ１６２にて、制御部６４は、ステップＳ１６１で生成した標準偏差の時間波形から、標準偏差の平均値ｍＳＤを算出する。制御部６４は、標準偏差の時間波形の始点から、時間幅ＴＲを所定量ずつずらしながら、各時間幅ＴＲについて標準偏差の平均値ｍＳＤを算出する。

次に、ステップＳ１６３にて、制御部６４は、標準偏差の時間波形のうち、標準偏差の平均値ｍＳＤが基準標準偏差以下となる区間を選択する。さらに、ステップＳ１６４にて、制御部６４は、選択した区間における平均値ｍＳＤに係数ｋ（ｋ＞１）を乗算した値を、閾値に設定する。

ステップＳ１６５においては、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、標準偏差が最初に閾値を超えた時刻を離殿時刻として検出する。また、ステップＳ１６６により、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、標準偏差が最後に閾値を超えた時刻を着座時刻として検出する。

最後に、ステップＳ１６７により、制御部６４は、ステップＳ１６５およびＳ１６６で検出された離殿時刻および着座時刻を用いて、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を算出する。

以上説明したように、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００によれば、運動機能評価装置２は、被験者Ｍの体に装着された慣性センサ（例えば、加速度センサ１）の測定データに基づいて、タイムアップアンドゴー試験において被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を自動的に計測することができる。これによると、測定者がストップウォッチを用いて、目視で経過時間を計測する従来の運動機能評価と比較して、計測値の精度を高めるとともに、計測値のばらつきを低減することができる。

図１１は、被験者がタイムアップアンドゴー試験を行なっている様子を録画した画像データを解析することにより検出された離殿時刻に対する、本実施の形態に係る運動機能評価装置２により検出された離殿時刻のずれを示したグラフである。

図１１のグラフは、約１００人の被験者を対象として、被験者ごとに、画像データを分析して検出された離殿時刻に対する、運動機能評価装置２により検出された離殿時刻のずれを算出し、離殿時刻のずれの大きさごとにその発生割合を算出したものである。図１１のグラフの横軸は離殿時刻のずれの大きさを示し、図１１の縦軸は全被験者における、各ずれが生じた被験者の数の割合を示す。

図１１のグラフによれば、離殿時刻のずれの大きさが０秒のときに最も発生割合が高い。これによると、運動機能評価装置２により検出される離殿時刻が高い精度を有していることが分かる。また、離殿時刻のずれの大きさが０秒および０．１秒で全体の９０％の発生割合を占めていることから、運動機能評価装置２により検出される離殿時刻はばらつきが小さいことが分かる。すなわち、運動機能評価装置２によれば、離殿時刻を高精度かつ安定的に検出することができる。

なお、図１１と同様の検証を、従来の目視による運動機能評価により検出された離殿時刻についても行なった場合、画像データから検出された離殿時刻に対する、目視で検出された離殿時刻のずれの大きさは、０秒から１．０秒までの広い範囲でばらついていることが確認された。

このように、本実施の形態に係る運動機能評価システムおよび運動機能評価方法は、従来の運動機能評価と比較して、計測値のずれおよびばらつきを低減することができるため、タイムアップアンドゴー試験における計測値の精度を確保することができる。この結果、運動機能評価の信頼性を向上させることができる。

＜その他の評価＞
上述した実施の形態においては、タイムアップアンドゴー試験において、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでの経過時間を自動的に計測する方法について説明したが、加速度センサ１の測定データを用いることで、さらに多くの項目を定量的に評価することができる。

例えば、図１２（Ｂ）に示すように、被験者Ｍの一連の動作を、椅子からの「立ち上がり」、椅子から目印までの歩行である「往路歩行」、目印を回って方向転換する「転回」、目印から椅子までの歩行である「復路歩行」および、椅子に着座するための「座り」の５つの動作に分解することができる。そして、各動作に対応する前後加速度、上下加速度および左右加速度の時間波形を個別に分析することにより、被験者Ｍの運動機能をより細かく評価することができる。

具体的には、運動機能評価装置２において、制御部６４は、図１２（Ａ）に示した前後加速度の標準偏差の時間波形を用いて、離殿時刻から着座時刻までの経過時間における前後加速度の時間波形を、上記５つの動作にそれぞれ対応する５つの区間に分解することができる。

より具体的には、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、所定値ＳＤ０以上の大きさを有するピーク値が現われるタイミングを検出する。図１２（Ｂ）に示すように、離殿時刻から着座時刻までの標準偏差の時間波形には、ピーク値が規則的に現われる時間と、ピーク値がほとんど現われない時間とが存在する。このうちピーク値が規則的に現われる時間は、被験者Ｍが歩行している時間に対応すると判断できる。

これによると、離殿時刻以降、最初にピーク値が規則的に現われる時間は、往路歩行に対応すると判断でき、次にピーク値が規則的に現われる時間は、復路歩行に対応すると判断できる。さらに、離殿時刻から往路歩行までの時間は、立ち上がりに対応すると判断でき、往路歩行から復路歩行までの時間は、転回に対応すると判断でき、復路歩行から着座時刻までの時間は、座りに対応すると判断できる。

このように、各動作が行なわれた時間が分かることにより、前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々の時間波形を、各動作に対応した区間に分割することができる。そして、分割された区間の加速度の時間波形を分析することにより、その区間で求められる動作能力について定量的に評価することができる。

例えば、往路歩行および復路歩行に対応する加速度の時間波形に基づいて、被験者Ｍの歩行中の身体の揺れを示す「動揺」を評価することができる。具体的には、運動機能評価装置２において、制御部６４は、往路歩行に対応する前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々の二乗の和の平方根を算出することにより、往路歩行における動揺を示す指標を算出することができる。同様に、制御部６４は、復路歩行に対応する前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々の二乗の和の平方根を算出することにより、復路歩行における動揺を示す指標を算出することができる。

また、往路歩行および復路歩行に対応する加速度の時間波形に基づいて、被験者Ｍの歩行中の「安定性」を評価することができる。具体的には、運動機能評価装置２において、制御部６４は、往路歩行に対応する前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々の自己相関関数を算出し、各自己相関関数において原点（遅れ時間τ＝０）を起点として周期的に現われるピークのうち第１番目のピークの値に基づいて、前後方向、左右方向および上下方向の安定性を示す指標を算出することができる。

また、制御部６４は、立ち上がり、往路方向、転回、復路方向、および座りの各々の動作に要した時間を示す指標を算出することができる。

制御部６４は、算出した各指標を、理想値を満点としてスコア化することで、各指標が表す動作能力を定量的に評価することができる。これにより、ユーザは、被験者Ｍが、複合的な動作能力のうちのどの動作能力が劣っているのかを把握することができる。

＜運動機能評価システムの構成例＞
上述した実施の形態に係る運動機能評価システム１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いても実現可能である。例えば、上述した運動機能評価処理を実行するためのプログラム（運動機能評価プログラム）をコンピュータ読取可能な記録媒体に格納して配布し、該プログラムをコンピュータにインストールして、運動機能評価処理を実行することによって運動機能評価システム１００を構成してもよい。または、インターネット等のネットワーク上のサーバ装置に該プログラムを格納しておき、コンピュータにダウンロードできるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 加速度センサ、２ 運動機能評価装置、３ 記憶媒体、４ 通信装置、６ ネットワーク、８，９０ サーバ、１０ センサ部、１２，４２ ＣＰＵ、１４，２２ 記憶部、１６，４０ 通信部、１８，４４ 回路基板、２０，４６ 電源、２４ 信号処理回路、２６，６０ 無線信号受信部、２８，６２ 無線信号送信部、３０ ファイル出力部、４８ 表示部、５０ 操作受付部、６４ 制御部、６８ 記憶装置、７０ 評価部、７２ 判別部、１００ 運動機能評価システム、Ｍ 被験者。

Claims (6)

1. 被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、
   前記運動機能評価装置は、前記被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成され、
   前記被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するように構成された通信部と、
   前記通信部にて取得された前記測定データに基づいて、前記被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、前記被験者が前記椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された前記離殿時刻および前記着座時刻を用いて前記経過時間を算出するように構成された制御部と、
   前記被験者が前記椅子に腰掛けて静止している状態から前記被験者が再び前記椅子に着座して静止状態になるまでの前記測定データを記録するように構成された記憶装置とを備え、
   前記制御部は、
   前記記憶装置に記録された前記測定データの時間波形から、前記測定データの標準偏差の時間波形を生成し、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最初に第１の閾値を超えた時刻を前記離殿時刻として検出し、かつ、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最後に第２の閾値を超えた時刻を前記着座時刻として検出し、
   前記制御部は、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差の平均値が基準標準偏差以下となる区間を選択し、
   前記第１の閾値および前記第２の閾値を、選択した前記区間における前記標準偏差の平均値または前記平均値に１より大きく１０以下である係数を掛けた値に設定する、運動機能評価装置。
2. 前記測定データは、前後加速度のデータである、請求項１に記載の運動機能評価装置。
3. 前記制御部は、前記経過時間における前記測定データを、立上り、往路歩行、転回、復路歩行および着座の動作にそれぞれ対応する複数の区間に分割する、請求項１または請求項２に記載の運動機能評価装置。
4. 被験者の体幹正中に装着された慣性センサと、
   前記慣性センサの測定データに基づいて、前記被験者の運動機能を評価するように構成された運動機能評価装置とを備え、
   前記運動機能評価装置は、前記被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成され、
   前記運動機能評価装置は、
   前記慣性センサの測定データを取得するように構成された通信部と、
   前記通信部にて取得された前記測定データに基づいて、前記被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、前記被験者が前記椅子に着座する着座時刻を検出し、検出された前記離殿時刻および前記着座時刻を用いて前記経過時間を算出するように構成された制御部と、
   前記被験者が前記椅子に腰掛けて静止している状態から前記被験者が再び前記椅子に着座して静止状態になるまでの前記測定データを記録するように構成された記憶装置とを含み、
   前記制御部は、
   前記記憶装置に記録された前記測定データの時間波形から、前記測定データの標準偏差の時間波形を生成し、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最初に第１の閾値を超えた時刻を前記離殿時刻として検出し、かつ、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最後に第２の閾値を超えた時刻を前記着座時刻として検出し、
   前記制御部は、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差の平均値が基準標準偏差以下となる区間を選択し、
   前記第１の閾値および前記第２の閾値を、選択した前記区間における前記標準偏差の平均値または前記平均値に１より大きく１０以下である係数を掛けた値に設定する、運動機能評価システム。
5. コンピュータに、被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムであって、
   前記被験者の運動機能を評価する処理は、前記被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を含み、
   前記被験者の体幹正中に装着された慣性センサの測定データを取得するステップと、
   取得された前記測定データに基づいて、前記被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、前記被験者が前記椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、
   検出された前記離殿時刻および前記着座時刻を用いて前記経過時間を算出するステップと、
   前記被験者が前記椅子に腰掛けて静止している状態から前記被験者が再び前記椅子に着座して静止状態になるまでの前記測定データを記憶装置に記録するステップとを前記コンピュータに実行させ、
   前記検出するステップは、
   前記記憶装置に記録された前記測定データの時間波形から、前記測定データの標準偏差の時間波形を生成し、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最初に第１の閾値を超えた時刻を前記離殿時刻として検出し、かつ、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最後に第２の閾値を超えた時刻を前記着座時刻として検出するステップを含み、
   前記検出するステップは、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差の平均値が基準標準偏差以下となる区間を選択し、
   前記第１の閾値および前記第２の閾値を、選択した前記区間における前記標準偏差の平均値または前記平均値に１より大きく１０以下である係数を掛けた値に設定するステップをさらに含む、運動機能評価プログラム。
6. 被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、
   前記運動機能評価方法は、前記被験者が、椅子から立ち上がり、一定距離先の目印を回って、再び前記椅子に着座するまでにかかった経過時間を測定するタイムアップアンドゴー試験を行なうように構成され、
   前記被験者の体に装着された慣性センサの測定データを取得するステップと、
   取得された前記測定データに基づいて、前記被験者が前記椅子から立ち上がる離殿時刻、および、前記被験者が前記椅子に着座する着座時刻を検出するステップと、
   検出された前記離殿時刻および前記着座時刻を用いて前記経過時間を算出するステップと、
   前記被験者が前記椅子に腰掛けて静止している状態から前記被験者が再び前記椅子に着座して静止状態になるまでの前記測定データを記憶装置に記録するステップとを備え、
   前記検出するステップは、
   前記記憶装置に記録された前記測定データの時間波形から、前記測定データの標準偏差の時間波形を生成し、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最初に第１の閾値を超えた時刻を前記離殿時刻として検出し、かつ、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差が最後に第２の閾値を超えた時刻を前記着座時刻として検出するステップを含み、
   前記検出するステップは、
   前記標準偏差の時間波形において、前記標準偏差の平均値が基準標準偏差以下となる区間を選択し、
   前記第１の閾値および前記第２の閾値を、選択した前記区間における前記標準偏差の平均値または前記平均値に１より大きく１０以下である係数を掛けた値に設定するステップをさらに含む、運動機能評価方法。

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