KR102102515B1 - 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기 - Google Patents

지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR102102515B1
KR102102515B1 KR1020177033918A KR20177033918A KR102102515B1 KR 102102515 B1 KR102102515 B1 KR 102102515B1 KR 1020177033918 A KR1020177033918 A KR 1020177033918A KR 20177033918 A KR20177033918 A KR 20177033918A KR 102102515 B1 KR102102515 B1 KR 102102515B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acceleration
human body
index
subject
muscle strength
Prior art date
Application number
KR1020177033918A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170139645A (ko
Inventor
히데끼 니시야마
다다시 고바야시
센시 후까시로
Original Assignee
로무 가부시키가이샤
도꾜 다이가꾸
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로무 가부시키가이샤, 도꾜 다이가꾸 filed Critical 로무 가부시키가이샤
Publication of KR20170139645A publication Critical patent/KR20170139645A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102102515B1 publication Critical patent/KR102102515B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116—Determining posture transitions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124—Determining motor skills
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224—Measuring muscular strength
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681—Wristwatch-type devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/04—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses for indicating maximum value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6823—Trunk, e.g., chest, back, abdomen, hip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6824—Arm or wrist

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

가슴 앞에 가속도 센서(11)를 포함한 장치(MD)를 배치한 상태에서 피험자는 STS(sit-to-stand) 동작을 행한다. 검출 가속도의 3축 성분으로 이루어지는 가속도 벡터의 크기 신호로부터 가속도 최댓값 데이터를 취득하고, 가속도 최댓값 데이터와 피험자의 근육량 또는 체지방량을 이용하여, 인체의 근력에 관한 근력 지표(STS 운동에 있어서의 단위 근육량당 가속도 최댓값)를 도출한다.

Description

지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기
본 발명은, 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기에 관한 것이다.
피험자의 체력을 추정하기 위한 동작의 하나로서, 스쿼트 동작이라고도 불리는 STS(sit-to-stand) 동작이 있다. STS 동작은, 상대적으로 낮은 지지 기저면으로부터 상대적으로 높은 위치로 피험자의 체중심을 이동시키는 동작이다.
하기 비특허문헌 1에서는, STS 동작에 있어서의 엉덩이, 무릎 및 발뒤꿈치의 힘의 모멘트의 관계성이 집합되어 있으며, 어떠한 일어서는 방법의 STS 동작이라도, 정상인의 엉덩이와 무릎의 힘의 모멘트의 합은 일정값(1.53N·m/㎏)이며, 그 합과 발뒤꿈치의 힘의 모멘트의 사이에는 거의 상관이 없다는 사실이 보고되어 있다. 또한, STS 동작에 있어서 엉덩이와 무릎의 힘의 모멘트의 합이 상기 일정값에 미치지 못하는 경우, 일어설 때까지의 능력에 어떠한 문제가 있다고 생각되고, 와병생활 방지나 재활훈련 길잡이를 위해서도, 적절한 운동 요법이 필요한 것도 보고되어 있다.
비특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 피험자의 엉덩이 및 무릎의 각각에 형광 도료를 칠하고, STS 동작에 있어서 형광 도료가 칠해진 각 부위의 움직임을 고감도 카메라를 이용하여 관측하고, 운동 방정식을 이용하여 힘의 모멘트를 도출하고 있다. 비특허문헌 1은 실험 연구에 기초한 논문인 것도 있어, 당해 논문의 방법을 이용하여 어떠한 체력의 측정을 행할 수 있는 기기를 구성하고자 하면, 필요한 장치가 많아져서 기기가 고가로 된다(따라서 실용적이지 않음).
따라서 본 발명은, 간소한 구성으로 인체의 체력 측정을 가능하게 할 수 있는 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 지표 도출 장치는, 가속도를 검출하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 인체의 근력에 관한 근력 지표를 도출하는 연산 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
구체적으로는 예를 들어, 상기 연산 처리부는, 상기 인체가 소정 운동을 행하는 평가 기간 중에 있어서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초한 가속도 신호에 의거하여, 상기 근력 지표를 도출하면 된다.
보다 구체적으로는 예를 들어, 상기 연산 처리부는, 상기 가속도 신호에 포함되는 가속도 최댓값 데이터를 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하면 된다.
더욱 구체적으로는 예를 들어, 상기 연산 처리부는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 체지방률을 이용하거나, 또는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 체지방량을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하면 된다.
또는 예를 들어, 상기 연산 처리부는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 근육률을 이용하거나, 또는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 근육량을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출해도 된다.
그리고 예를 들어, 상기 연산 처리부는, 상기 소정 운동에 있어서의 상기 인체의 단위 근육량당 가속도 최댓값을, 상기 근력 지표로서 도출할 수 있다.
또한 예를 들어, 상기 가속도 센서에 의한 검출 가속도는, 상기 인체의 운동에 의한 가속도 성분과 중력에 의한 가속도 성분을 포함하고, 상기 연산 처리부는, 상기 가속도 최댓값 데이터로부터 상기 중력에 의한 가속도 성분을 제거한 값을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하면 된다.
또한 예를 들어, 상기 가속도 센서는, 상기 가속도를 서로 직교하는 3축 방향의 각각에 있어서 검출하고, 상기 근력 지표의 도출에 이용하는 상기 가속도 신호는, 상기 3축 방향의 가속도로 형성되는 가속도 벡터의 크기를 나타내고 있으면 된다.
또한 예를 들어, 상기 소정 운동은, 상기 인체가 일어서는 운동을 포함하고 있으면 된다.
그리고, 상기 지표 도출 장치를 구비한 웨어러블 기기를 구성할 수 있다.
또한, 상기 지표 도출 장치를 구비한 휴대 기기를 구성할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 간소한 구성으로 인체의 체력 측정을 가능하게 할 수 있는 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 (a)의 측정 장치가 피험자에게 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1의 (a)의 측정 장치에 있어서의 기능 블록의 구성도이다.
도 4는, 도 1의 (a)의 측정 장치에 있어서의 가속도 센서에서의 3축과 검출된 가속도 벡터를 나타내는 도면이다.
도 5는, 평가용 운동을 거쳐 피험자가 직립하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은, 평가용 운동의 설명도이다.
도 7은, 가속도 센서의 검출 결과에 기초하는 가속도 절댓값 신호의 파형도이다.
도 8은, 도 7의 가속도 절댓값 신호에 대해서 필터링 처리를 실시하여 얻어지는 신호의 파형도이다.
도 9는, 원신호와 필터링 신호의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은, 복수의 피험자에 대해 도출된 지표(P1)의 분포를 연령을 횡축으로 취해 나타낸 도면이다.
도 11은, 복수의 피험자에 대해 도출된 지표(P2)의 분포를 연령을 횡축으로 취해 나타낸 도면이다.
도 12는, 측정 장치의 사용예의 구체적인 흐름을 나타내는 도면이다.
도 13은, 서로 무선 접속된 측정 장치 및 단말 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는, 분류 처리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 예를, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 참조되는 각 도면에 있어서, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 동일한 부분에 관한 중복되는 설명을 원칙으로서 생략한다. 또한, 본 명세서에서는, 기술의 간략화를 위해 정보, 신호, 물리량 또는 부재 등을 참조하는 기호 또는 부호를 기재함으로써, 해당 기호 또는 부호에 대응하는 정보, 신호, 물리량 또는 부재 등의 명칭을 생략 또는 약기하는 경우가 있다.
<<제1 실시 형태>>
본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태에서는, 피험자의 근육 강도 등을 경량이고 또한 저가격으로 평가할 수 있도록 구성된 측정 장치를 설명한다(근육 강도의 의의에 대해서는 후술함). 비특허문헌 1의 방법에서는 최저 2군데의 관측점이 필요하였지만, 본 측정 장치에서는 1개의 가속도 센서만을 이용해서 근육 강도 등의 평가가 가능해진다. 비특허문헌 1의 방법에 있어서의 2군데(엉덩이와 무릎)에서의 관측에 상당하는 관측을, 1개의 가속도 센서로 실현하기 위해서는, 엉덩이 및 무릎의 힘의 모멘트의 합과 상관이 있는 부위에서의 가속도 관측이 적절하다고 생각되며, 그 부위로서는, 가슴 앞이 최적 또는 적합하다. 또한, 하반신만의 힘만으로 힘껏 일어서는 것이 STS 동작에서는 중요하다. 그러므로, 가속도 센서를 피험자의 손이나 가슴에 장착(예를 들어 밀착)시키고, 양손을 가슴 앞에서 교차시킨 상태에서 힘껏 일어서는 동작에서의 가속도 관측이 최적 또는 적합하다.
이와 같은 동작을 이용하여 근육 강도 등의 측정을 행하는 측정 장치의 구성을 설명한다. 도 1의 (a)는, 본 실시 형태에 따른 측정 장치 MD의 외관 측면도이다. 도 1의 (b)는, 측정 장치 MD에 있어서의 하우징(3) 내의 구성을 나타내는 모식도이다. 측정 장치 MD는, 부품군(1), 기판(2), 하우징(3) 및 장착 밴드(4)를 구비한다. 장착 밴드(4)는 측정 장치 MD의 구성 요소에 포함되지 않는다고 생각해도 된다. 기판(2) 위에 부품군(1)을 구성하는 각 전자 부품이 실장된다. 부품군(1)이 실장된 기판(2)은, 소정 형상을 갖는 수지 또는 금속으로 형성된 하우징(3) 내에 수용 및 고정된다. 하우징(3)의 외형 형상은 임의이며, 예를 들어 원통 형상 또는 직육면체 형상을 갖고 있다. 여기에서는, 설명의 구체화를 위해, 하우징(3)은 원통 형상을 갖고 있는 것으로 한다.
하우징(3)에는, 대체로 링의 형상을 가진 장착 밴드(4)가 부착되어 있다. 장착 밴드(4)는, 예를 들어 고무, 수지 혹은 금속 또는 그들의 조합에 의해 형성된다. 장착 밴드(4)는, 부품군(1) 및 기판(2)을 내포한 하우징(3)을, 피험자인 인체에 장착 및 고정시키기 위해 설치된다. 여기에서는 설명의 구체화를 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 측정 장치 MD가, 손목시계 또는 손목 밴드와 같이, 장착 밴드(4)를 이용하여 피험자의 손목 부분에 둘러 감도록 한다. 이에 의해, 하우징(3)의 일면(원통 형상의 저면의 한쪽)이 피험자의 손목에 밀착 및 고정된다. 단, 장착 밴드(4)를 사용하지 않고, 하우징(3)의 일면이 피험자의 가슴의 피부에 직접 접하도록 하우징(3)을 가슴에 밀착 고정시켜도 된다.
도 3은, 부품군(1)의 구성도이다. 부품군(1)은, 가속도 센서(11) 및 연산 처리부(12)를 구비한다. 가속도 센서(11) 및 연산 처리부(12)를 구성하는 부품 이외에도, 다양한 부품을 기판(2)에 실장할 수 있고, 또한 하우징(3) 내에 수용해 둘 수 있다. 특별히 도시하지 않았지만, 예를 들어 가속도 센서(11) 및 연산 처리부(12)를 구동시키기 위한 전원 전압을 그들에 공급하는 전원 회로가 기판(2)에 실장되고, 또한, 당해 전원 회로에 전력을 공급하는 전지(리튬 이온 전지 등)가 하우징(3) 내에 수용되어 있어도 된다.
가속도 센서(11)는, 가속도 센서(11)(따라서 하우징(3) 또는 측정 장치 MD)가 움직이게 됨으로써 발생하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 가속도를 개별로 검출하는 3축 가속도 센서이다. 하우징(3)은 피험자에게 밀착 및 고정되어 있는 한편, 가속도 센서(11)는 하우징(3) 내의 소정 위치에 고정되어 있기 때문에, 가속도 센서(11)에 의해 검출되는 가속도는, 피험자의 운동(움직임)에 의한 가속도를 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, X축, Y축 및 Z축은 서로 직교하고 있다. 가속도 센서(11)는 가속도를 벡터량으로서 검출할 수 있고, 가속도 센서(11)에 의해 검출된 벡터량으로서의 가속도를 가속도 벡터라 칭한다. 도 4의 벡터 VEC는, X축, Y축 및 Z축 방향의 가속도로 형성되는 가속도 벡터를 나타내고 있다. 즉, 가속도 벡터의 X축, Y축, Z축 성분은, 각각, 가속도 센서(11)에 의해 검출된 X축 방향의 가속도, Y축 방향의 가속도, Z축 방향의 가속도이다.
연산 처리부(12)는, 마이크로컴퓨터 등에 의해 실현되고, 가속도 센서(11)에 의해 검출된 가속도(이하, '검출 가속도'라 칭하는 경우가 있음)에 기초하여 피험자의 근육 강도 등을 추정 및 도출할 수 있다. 연산 처리부(12)를 반도체 집적 회로에 의해 형성할 수 있다.
피험자의 근육 강도 등을 추정 및 도출하기 위한 방법에 대하여 설명한다. 측정 장치 MD는, 피험자가 소정의 평가용 운동을 행하고 있는 기간을 포함하는 소정의 평가 기간 중의 검출 가속도에 기초하여, 피험자의 근육 강도 등을 추정 및 도출할 수 있다.
평가용 운동은, 소정의 면인 의자의 시트면에 앉아 있는 상태에서 일어서서 직립하는 STS 동작이다. 의자의 시트면의 높이는 소정의 높이여도 된다. 단, 피험자가 의자의 시트면에 앉아 있을 때, 피험자의 양쪽 발바닥의 발끝 및 발뒤꿈치가 지면에 접하고 있어야 한다. 예를 들어, 의자의 시트면은, 피험자의 신장의 20％ 내지 30％의 높이를 갖는다. 평가용 운동에 있어서, 피험자는 양손을 가슴 앞에서 교차시킨 상태에서 전력으로 의자의 시트면에서 일어선다. 도 5는, 일어선 직후의 피험자의 정면 모식도이다. 도 6은, 평가 기간 중에 있어서의 피험자의 간소한 측면 모식도이다.
본 실시 형태에서는, 하우징(3)의 일면(원통 형상의 저면의 한쪽)이 피험자의 손목에 밀착 및 고정된다. 그러므로, 양손을 가슴 앞에서 교차시킨 상태에서는, 가속도 센서(11)가 피험자의 대략 가슴 앞에서 고정 배치된다. 하우징(3)이 피험자의 가슴에 직접 접촉하도록 고정 배치된 상태에서 평가용 운동을 행하도록 해도 된다. 즉, 평가용 운동에서는, 가속도 센서(11)를 수용한 하우징(3)(또는 가속 센서(11) 그 자체)을 피험자의 손 또는 가슴에 장착(예를 들어 밀착)한 상태에서, 피험자가 의자의 시트면에서 전력으로 일어선다.
STS 동작에 있어서의 가속도 변화의 방향은 주로 연직 방향이며, 연직 방향에 있어서의 가속도 변화 내용에 피험자의 근력을 반영한 정보가 포함된다. 단, 피험자에 대한 하우징(3)의 장착 방법에 의존하여, 가속도 센서(11)에 있어서의 X축, Y축 및 Z축 방향과 연직 방향의 관계는 다양하게 변화할 수 있을 가능성이 높다. 그래서, 측정 장치 MD에서는, X축, Y축, Z축 방향의 가속도의 각각을 개별로 평가하는 것이 아니라, 가속도 벡터의 크기를 평가하도록 한다. 가속도 벡터의 크기를 가속도 절댓값이라 칭하고, 가속도 절댓값을 신호값으로서 갖는 신호를 가속도 절댓값 신호라 칭한다. 본 실시 형태에 있어서, 특별히 기술이 없는 한, 가속도 절댓값은, 평가 기간 중의 가속도 절댓값이라고 이해되며, 가속도 절댓값 신호는, 평가 기간 중의 가속도 절댓값을 신호값으로서 갖는 신호라고 이해된다.
도 7에, 어떤 피험자가 평가용 운동을 행했을 때의 가속도 절댓값 신호 510의 파형(환언하면, 가속도 절댓값의 신호 파형)을 나타낸다. 도 7의 그래프에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 가속도 절댓값을 나타내고 있다(후술하는 도 8의 그래프에 있어서도 동일). 신호 510에 대응하는 피험자는 소위 정상인에 상당하고, 일반적으로, 정상인의 STS 동작에 있어서는, 의자로부터 엉덩이가 떨어지는 부분과 직립 정지의 직전 부분에 있어서 가속도 절댓값에 큰 변화가 나타난다. 도 7에 있어서, 신호 511이 나타내는 기간은 의자로부터 엉덩이가 떨어지는 기간에 상당하고, 그 후의 신호 512가 나타내는 기간은 직립 정지의 직전 기간에 상당한다. 또한, 신호 511이 나타내는 기간보다 전의, 가속도 절댓값이 대략 9.8[m/s2]로 되어 있는 기간은, 피험자가 의자에서 일어서기 전의 기간(예를 들어 피험자가 의자에 앉아 정지하고 있는 기간)이다. 가속도 센서(11)는 중력에 의한 가속도를 검출 가능한 센서로서 구성되어 있으며, 그 결과, 피험자가 의자에서 일어서기 전의 기간(예를 들어 피험자가 의자에 앉아 정지하고 있는 기간)에서는, 중력 가속도만이 가속도 센서(11)에 의해 검출되게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가속도 센서(11)의 샘플링 주파수(즉, 가속도를 주기적으로 검출할 때의 검출 주기의 역수)를 200㎐(헤르츠)로 하였다. 가속도 센서(11)의 샘플링 주파수를 200㎐ 이외로 하는 것도 물론 가능하지만, 그 경우에는, 샘플링 주파수에 대응하여 후술하는 필터링 처리의 적정화를 도모하면 된다.
일반적으로, 가속도 센서(11)는 외란 노이즈에 민감하며, 가령 하우징(3)을 가슴이나 손에 확실히 고정했다고 해도, 의복의 마찰이나 나아가서는 피부의 움직임에도 과민하게 반응한다. 이것을 고려하여, 측정 장치 MD에서는, 가속도 센서(11)의 검출 가속도 바로 그 자체를 나타내는 가속도 절댓값 신호에 대해서 필터링 처리를 적용한다. 이 필터링 처리는, 가속도 절댓값 신호에 있어서의 비교적 낮은 주파수의 신호 성분을 감쇠시켜 가속도 절댓값 신호에 있어서의 비교적 높은 주파수의 신호 성분을 통과시키는 저역 통과 필터 처리이다. 본 실시 형태에서는, 4차의 버터워스 로우 패스 디지털 필터에 의한 저역 통과 필터 처리를 필터링 처리로서 사용하고, 당해 저역 통과 필터 처리의 차단 주파수를 5㎐로 설정하였다.
필터링 처리 전의 가속도 절댓값 신호인 도 7의 가속도 절댓값 신호 510에 대해서 필터링 처리를 실시하여 얻어지는 신호, 즉, 필터링 처리 후의 가속도 절댓값 신호 520의 파형을, 도 8에 나타낸다. 이하에서는, 기술의 간략화 및 명확화를 위해, 도 9에 도시한 바와 같이, 가속도 절댓값 신호 510과 같은 필터링 처리 전의 가속도 절댓값 신호를 원신호라 칭하고, 가속도 절댓값 신호 520과 같은 필터링 처리 후의 가속도 절댓값 신호를 필터링 신호라 칭한다. 원신호 또는 필터링 신호의 신호값은, 가속도 절댓값이다.
평가 기간 중에 있어서 필터링 신호의 신호값인 가속도 절댓값은, 대략 일정값(9.8[m/s2])으로 유지되는 기간을 거쳐 증가하여 피험자의 엉덩이가 의자로부터 떨어지는 타이밍 부근에서 제1 극값을 취하고, 그 후, 감소하여 상기 일정값에 도달하고, 더욱 감소하여 피험자의 직립 정지의 직전 타이밍 부근에서 제2 극값을 취하고, 그 후, 증가하여 상기 일정값에 도달한다.
제1 극값은, 평가 기간 중에 있어서의 필터링 신호의 최대 신호값이며, 이것을 가속도 최댓값 데이터라 칭한다. 도 8의 예에 있어서, 가속도 최댓값 데이터는 약 14.3[m/s2]이다. 제2 극값은, 평가 기간 중에 있어서의 필터링 신호의 최소 신호값이며, 이것을 가속도 최솟값 데이터라 칭한다. 도 8의 예에 있어서, 가속도 최솟값 데이터는 약 5.0[m/s2]이다. 또한, 필터링 신호에 있어서, 신호값이 제1 극값을 취하는 타이밍과 신호값이 제2 극값을 취하는 타이밍의 시간차를 Δt로 나타낸다(Δt의 이용법에 대해서는 후술).
가속도 센서(11)에 의한 검출 가속도는, 정적 성분과 관성 성분을 포함하고 있다. 정적 성분은, 중력에 의한 가속도 성분과, 피험자의 운동과는 다른 외력에 의한 가속도 성분을 포함한다. 여기에서는, 측정 장치 MD를 지구상에서 사용하는 것을 상정하고, 중력에 의한 가속도 성분의 크기를 9.8[m/s2]라고 간주한다. 중력 가속도가 작용하는 방향은, 당연히 연직 방향이다. 관성 성분은 피험자의 움직임에 의한 가속도 성분이며, STS 동작에 있어서 필요한 성분은 관성 성분이다. 통상의 STS 동작에 있어서는 외력이 제로이며 또한 중력이 일정하다고 생각되므로, 관성 성분은, 검출 가속도로부터 중력에 의한 가속도 성분을 차감한 것이라고 생각해도 된다.
연산 처리부(12)는, 원신호에 필터링 처리를 실시함으로써 필터링 신호를 생성하는 필터부(도시생략)를 갖고, 평가 기간 중의 원신호에 기초하는 필터링 신호에 기초하여, 피험자의 근력 등에 관한 다양한 지표를 도출한다. 또한, 상기 필터부를, 연산 처리부(12)에 설치하는 것이 아니라, 가속도 센서(11)와 연산 처리부(12)의 사이에 삽입하도록 해도 된다.
[지표 P1의 도출]
필터링 신호에 기초하여 도출되는 지표에는 지표 P1이 포함되어 있어도 된다. 지표 P1은, 예를 들어
P1=(가속도 최댓값 데이터-중력 가속도)/(체중×근육률), 즉,
P1=(ACCMAX-9.8)/(WEIGHT×MSPER) …(1A)
로 표시된다. ACCMAX는 [m/s2]를 단위로 하는 가속도 최댓값 데이터이며, WEIGHT는 피험자의 체중을 나타내고, MSPER은 피험자의 근육률을 나타낸다. 피험자의 근육률은, 피험자의 체중을 차지하는 피험자의 근육량의 비율을 가리키기 때문에, 지표 P1은,
P1=(가속도 최댓값 데이터-중력 가속도)/근육량
이라고도 표현할 수 있다. 즉, 식 (1A)를 하기식 (1B)로 고쳐 쓸 수도 있다.
P1=(ACCMAX-9.8)/MSAMT …(1B)
MSAMT는 피험자의 근육량(즉 피험자의 몸에 포함되는 근육의 무게)을 나타낸다.
연산 처리부(12)는, 식 (1A) 또는 식 (1B)를 이용하여 지표 P1을 도출해도 된다. 식 (1A) 또는 식 (1B)를 이용하여 지표 P1을 도출할 때, 피험자의 체중 WEIGHT와 근육률 MSPER, 또는, 피험자의 근육량 MSAMT는, 미리 연산 처리부(12)에 부여되어 있도록 한다.
그러나, 일반적으로 근육률 또는 근육량을 정확하게 아는 것은 용이하지 않다. 그래서, 인체가 "근육"과 "지방"과 "뼈 및 내장"으로 형성된다고 생각함과 함께 "뼈 및 내장"은 피험자의 체격 차에 관계없이 일정하다고 가정하면, 근육률 또는 근육량 대신에, 비교적 용이하게 측정 및 취득하기 쉬운 체지방률 또는 체지방량을 이용하여 지표 P1을 도출할 수 있다.
즉 예를 들어, 연산 처리부(12)는, 식 (2A) 또는 식 (2B)를 이용하여 지표 P1을 도출해도 된다.
P1=(ACCMAX-9.8)/WEIGHT×(1-BFPER) … (2A)
P1=(ACCMAX-9.8)/(WEIGHT-BFAMT) … (2B)
BFPER은 피험자의 체지방률을 나타낸다. BFAMT는 피험자의 체지방량(즉 피험자의 몸에 포함되는 지방의 무게)을 나타낸다. 식 (2A) 및 식 (2B)에서는, 간단화를 위해, "뼈 및 내장"의 무게를 무시하게 된다. 식 (2A) 또는 식 (2B)를 이용하여 지표 P1을 도출할 때, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방률 BFPER, 또는, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방량 BFAMT는, 미리 연산 처리부(12)에 부여되어 있도록 한다.
또는 예를 들어, 연산 처리부(12)는, 식 (2C) 또는 식 (2D)를 이용하여 지표 P1을 도출해도 된다.
P1=(ACCMAX-9.8)/WEIGHT×(1-BFPER-KA1) … (2C)
P1=(ACCMAX-9.8)/(WEIGHT-BFAMT-KA2) … (2D)
KA1은, 피험자의 몸에 포함되는 "뼈 및 내장"의 무게의, 피험자의 체중에 대한 비율을 나타내는 것으로서 미리 설정된 값이다. KA2는, 피험자의 몸에 포함되는 "뼈 및 내장"의 무게를 나타내는 것으로서 미리 설정된 값이다. 식 (2C) 또는 식 (2D)를 이용하여 지표 P1을 도출할 때에도, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방률 BFPER, 또는 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방량 BFAMT는, 미리 연산 처리부(12)에 부여되어 있도록 한다.
식 (1A), (1B), (2A) 내지 (2D)의 각 우변에 있어서의 분모는, 피험자의 근육량 바로 그 자체, 또는 피험자의 근육량의 근삿값을 나타낸다. 그러므로, 지표 P1은, 평가용 운동으로서의 STS 동작에 있어서의, 피험자의 단위 근육량당 가속도 최댓값을 나타내고 있으며, 이것을 근육 강도라 칭한다. 근육 강도는 피험자의 근력에 의존하기 때문에, 근육 강도는 피험자의 근력에 관한 지표(근력 지표)라고 할 수 있다. 근력은, 지속적으로 작동하는 근육의 힘과 순간적으로 작동하는 근육의 힘(즉 순발력)으로 크게 구별되지만, 가속도의 검출 결과에 기초하는 근력은 후자에 속한다고 생각된다.
지표 P1은, 근육량의 대소가 아니라, 근육의 사용 효율을 나타내고 있다고도 할 수 있다. 즉, 지표 P1이 높은 쪽이, 근육을 효율 좋게 자유자재로 사용할 수 있다고 생각할 수 있고, 그러므로, 지표 P1이 높은 쪽이, 근육 강도가 우수하다고 생각할 수 있다. 예를 들어, 근육질로 보이는 사람이더라도, 지표 P1이 낮으면 근육을 효율 좋게 자유자재로 사용할 수 없을 가능성이 있다고 할 수 있다. 또한 예를 들어 식 (2A) 등을 이용하여 지표 P1을 도출하는 것을 고려한 경우, 체중이 비교적 무거운 사람이나 체지방률이 비교적 낮은 사람은, 그렇지 않은 사람과 비교하여 높은 지표 P1을 달성하기 어려워진다. 이 경우, 지표 P1에 관하여, 체중이 비교적 무거운 사람이나 체지방률이 비교적 낮은 사람이 우수한 성적을 거두기 위해서는, 그렇지 않은 사람과 비교하여, 보다 큰 가속도 최댓값을 달성해야 한다(즉, 더 신속하게 일어서야만 한다).
도 10에, 지표 P1에 관한 실험의 결과 데이터를 나타낸다. 당해 실험에서는, 복수의 피험자에게 평가용 운동을 행하게 하고, 각 피험자에 대하여 전술한 방법에 의해 지표 P1을 도출하였다. 단, 지표 P1의 도출 시에, 식 (2A)를 이용하였다. 도 10에서는, 각 피험자의 연령을 횡축으로 취하고, 도출된 지표 P1을 종축으로 취하고 있다. 복수의 피험자에는 남성 8명과 여성 6명이 포함되어 있으며, 복수의 피험자의 연령은 30대부터 70대까지 넓게 분포되어 있다. 도 10에 있어서, 검은색의 사각형은 남성에게 대응하고, 흰색의 원은 여성에게 대응하고 있다(후술하는 도 11에 있어서도 동일). 당해 실험에 의해, 소정 연령(예를 들어 30살) 이상에서는, 피험자의 연령이 증대됨에 따라서 지표 P1이 저하되어 가는 경향이 있음을 알 수 있다. 이 경향은, 연령이 증대됨에 따라서 근력이 약해지는 경향이 있다고 하는 실태에 입각해 있다고 생각되고, 이러한 점에서도, 지표 P1이 피험자의 근력 상태를 나타내는 지표로서 적절한 것임을 알 수 있다.
도 10에 있어서, 직선 540은, 당해 실험에 있어서의 각 연령에서의 지표 P1의 평균값을 나타내고 있으며, 식 「y=ax+b」로 표시된다. 이 식에 있어서, y는 지표 P1의 값을 나타내고, x는 피험자의 연령을 나타내며, a 및 b는 직선 540을 특징짓는 계수이다. 보다 많은 피험자에 대해서 상기 실험을 행하여 직선 540을 구하도록 하면, 계수 a 및 b의 값을 보다 실태에 입각한 것으로 할 수 있다. 여기에서는, y가 x의 1차 함수라고 생각하였지만, y가 x의 고차 함수(2차 이상의 함수)라고 생각하도록 해도 된다.
[지표 P2의 도출]
필터링 신호에 기초하여 도출되는 지표에는 지표 P2가 포함되어 있어도 된다. 지표 P2는, 예를 들어
P2=(가속도 최댓값 데이터-중력 가속도)/(체중×체지방률), 즉,
P2=(ACCMAX-9.8)/(WEIGHT×BFPER) … (3A)
로 표시된다. ACCMAX는 [m/s2]를 단위로 하는 가속도 최댓값 데이터이며, 피험자의 체지방률 BFPER은, 피험자의 체중 WEIGHT를 차지하는 피험자의 체지방량의 비율을 가리키기 때문에, 지표 P2는,
P2=(가속도 최댓값 데이터-중력 가속도)/체지방량
이라고도 표현할 수 있다. 즉, 식 (3A)를 식 (3B)로 고쳐 쓸 수도 있다.
P2=(ACCMAX-9.8)/BFAMT …(3B)
연산 처리부(12)는, 식 (3A) 또는 식 (3B)를 이용하여 지표 P2를 도출해도 된다. 식 (3A) 또는 식 (3B)를 이용하여 지표 P2를 도출할 때, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방률 BFPER, 또는, 피험자의 체지방량 BFAMT는, 미리 연산 처리부(12)에 부여되어 있도록 한다.
지표 P2는, 평가용 운동으로서의 STS 동작에 있어서의, 피험자의 단위 체지방량당 가속도 최댓값을 나타내고 있다. 일반적으로, 마른형 근육질의 사람이 그렇지 않은 사람보다도 높은 지표 P2를 달성하기 쉬워지기 때문에, 지표 P2를 비만 경향을 나타내는 데이터로서 사용할 수 있다.
도 10에 대응하는 상기 실험에서 얻어진 가속도 최댓값 데이터를 이용하여, 복수의 피험자에 대하여 도출한 지표 P2를 도 11에 나타낸다. 도 11에서는, 각 피험자의 연령을 횡축으로 취하고, 도출된 지표 P2를 종축으로 취하고 있다. 지표 P1에 대한 동일한 사고방식을 지표 P2에도 적용하고, 복수의 피험자에 대해서 구한 지표 P2로부터, 연령과 지표 P2의 관계식을 도출하는 것이 가능하다.
[지표 P3의 도출]
필터링 신호에 기초하여 도출되는 지표에는 지표 P3이 포함되어 있어도 된다. 지표 P3은, 평가 기간 중에 있어서의 필터링 신호의 파형 형상에 기초하여 도출된다. 예를 들어, 지표 P3은, 하기 (4A), (4B) 또는 (4C)에 의해 산출된다.
P3=kB1(ACCMAX-9.8)-kB2·Δt …(4A)
P3=kB1(ACCMAX-9.8)/Δt …(4B)
P3=kB1/Δt …(4C)
kB1 및 kB2는 미리 정해진 정의 계수이다. Δt의 의의는 도 8을 참조하여 전술한 바와 같다. 피험자의 근력(순발력)이 강해 보다 신속하게 일어설수록, 가속도 최댓값 데이터 ACCMAX가 커지게 되고, 또한 시간 Δt도 짧아진다고 생각된다. 그러므로, 지표 P1과 마찬가지로, 지표 P3도 피험자의 근력에 의존하기 때문에 피험자의 근력에 관한 지표(근력 지표)라고 할 수 있다.
[실험 데이터 수집 처리에 대하여]
측정 장치 MD를 사용하여, 이하의 실험 데이터 수집 처리를 행할 수 있다. 실험 데이터 수집 처리는, 예를 들어 측정 장치 MD가 제품으로서 소비자(일반 소비자나 간병 또는 의료 종사자 등)에게 사용되기 전의 측정 장치 MD의 설계 또는 제조 단계에 있어서 실행된다. 실험 데이터 수집 처리는, 단위 실험의 반복으로 이루어진다. 단위 실험에서는, 어떤 연령의 한 사람의 피험자에게 평가용 운동을 행하게 하고, 그 피험자에 대하여 전술한 방법에 의해 지표 P1 내지 P3을 도출한다. 이와 같은 단위 실험을, 다양한 연령을 갖는 다수의 피험자에 대해서 실행한다.
서로 분리된 제1 내지 제n 연령층을 정의한다. n은 2 이상의 정수이며, 임의의 정수 i에 관하여, 제(i+1) 연령층에 속하는 연령은 제i 연령층에 속하는 연령보다도 높은 것으로 한다.
제i 연령층에 속하는 복수의 피험자에 대하여 도출된 복수의 지표 P1의 평균값, 분산의 정의 평방근을, 각각, AVEP1[i], σP1[i]로 나타낸다.
제i 연령층에 속하는 복수의 피험자에 대하여 도출된 복수의 지표 P2의 평균값, 분산의 정의 평방근을, 각각, AVEP2[i], σP2[i]로 나타낸다.
제i 연령층에 속하는 복수의 피험자에 대하여 도출된 복수의 지표 P3의 평균값, 분산의 정의 평방근을, 각각, AVEP3[i], σP3[i]로 나타낸다.
실험 데이터 수집 처리에서는, 다수의 피험자에 대한 단위 실험의 결과로부터, AVEP1[1] 내지 AVEP1[n], σP1[1] 내지 σP1[n], AVEP2[1] 내지 AVEP2[n], σP2[1] 내지 σP2[n], AVEP3[1] 내지 AVEP3[n] 및 σP3[1] 내지 σP3[n]으로 이루어지는 분류용 데이터군이 도출된다. 또한, 분류용 데이터군을 도출하기 위한 연산은, 측정 장치 MD와 상이한 임의의 연산 장치(도시생략)에 의해 행해져도 된다.
또한, 남성에 대한 분류용 데이터군과 여성에 대한 분류용 데이터군을 따로따로 도출할 수도 있지만, 이하에서는, 설명의 간략화를 위해, 특별히 기술이 없는 한, 피험자는 남성인 것으로 하고 또한 분류용 데이터군은 남성에 대한 분류용 데이터군을 가리키는 것으로 한다.
[측정 장치의 구체적인 이용예]
도 12를 참조하여, 분류용 데이터군의 이용 방법의 설명을 포함하는, 측정 장치 MD의 사용예의 구체적인 흐름을 설명한다. 도 12의 스텝 S11 내지 S15의 동작은, 분류용 데이터군이 취득된 후에 실행된다.
우선, 스텝 S11에 있어서, 피험자 및 측정 장치 MD의 상태를 측정 준비 상태로 한다. 측정 준비 상태에서는, 피험자가 소정의 의자에 앉아 있으며, 측정 장치 MD의 하우징(3)의 일면이 피험자의 손목(또는 가슴)에 밀착 및 고정된다.
다음으로, 스텝 S12에 있어서, 피험자 또는 다른 인물이, 스탠바이 조작을 측정 장치 MD에 입력한다. 측정 장치 MD는, 스탠바이 조작의 입력 유무를 검출할 수 있다. 스탠바이 조작은, 예를 들어 하우징(3)에 설치된 도시하지 않은 조작 버튼을 누르는 조작이다. 이 경우, 측정 장치 MD는, 조작 버튼의 누름 유무를 감시하고 있으면 된다. 조작 버튼은 터치 패널 상의 버튼이어도 된다. 또는 예를 들어, 스탠바이 조작은, 측정 장치 MD에 무선 접속된 단말 장치 TM(도 13 참조)에 대한 소정 조작의 입력을 가리킨다. 이 경우, 소정 조작의 입력을 받은 외부 기기 TM이, 그 취지를 측정 장치 MD에 전달함으로써 스탠바이 조작의 입력이 검지된다. 측정 장치 MD 및 단말 장치 TM의 각각은 무선 처리부(무선 모듈)를 갖고, 무선 처리부를 이용하여 임의의 정보를 무선으로 송수신 가능하다. 단말 장치 TM은, 예를 들어 정보 단말기, 휴대 전화기, 퍼스널 컴퓨터이다. 소위 스마트폰은, 정보 단말기, 휴대 전화기 또는 퍼스널 컴퓨터에 속한다.
스탠바이 조작의 입력 후 또는 입력 전에, 피험자는 양손을 가슴 앞에서 교차시킨 상태로 한다. 스탠바이 조작의 입력 후, 신속하게 스텝 S13에서 피험자는 전술한 평가용 운동을 행한다. 연산 처리부(12)는, 스탠바이 조작의 입력 타이밍을 평가 기간의 개시 타이밍이라 간주하면 된다. 평가 기간의 길이는 소정 시간(예를 들어 10초)이어도 된다. 이 경우, 연산 처리부(12)는, 스탠바이 조작의 입력 타이밍으로부터 소정 시간이 경과한 타이밍을 평가 기간 종료 타이밍이라 간주한다. 또는 예를 들어, 필터링 신호에 있어서의 가속도 최솟값 데이터가 관측된 시점에서 평가 기간을 종료시켜도 된다.
평가 기간 종료 후, 스텝 S14에 있어서, 연산 처리부(12)는, 평가 기간 중의 가속도 센서(11)의 검출 결과에 기초하여 전술한 지표 P1 내지 P3의 전부 또는 일부를 도출한다. 그 후의 스텝 S15에 있어서, 연산 처리부(12)는, 스텝 S14에서 도출한 지표와 분류용 데이터군에 기초하는 분류 처리를 행한다. 여기에서는, 연산 처리부(12)가 내포하는 불휘발성 메모리(도시생략)에 분류용 데이터군이 미리 저장되어 있다고 생각해서 분류 처리를 설명한다.
예를 들어, 피험자의 연령이 제i 연령층에 속하는 경우를 생각한다(i는 1 이상 n 이하 중 어느 하나의 정수). 피험자의 연령이 제i 연령층에 속한다고 하는 정보는 미리 측정 장치 MD에 부여된다.
이 경우에 있어서 예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같이, 스텝 S14에서 도출한 지표 P1에 대한 분류 처리에서는, 지표 P1을,
"P1<AVEP1[i]-2·σP1[i]"
의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,
"AVEP1[i]-2·σP1[i]≤P1≤AVEP1[i]-σP1[i]"
의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,
"AVEP1[i]-σP1[i]<P1<AVEP1[i]+σP1[i]"
의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,
"AVEP1[i]+σP1[i]≤P1≤AVEP1[i]+2·σP1[i]"
의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,
"AVEP1[i]+2·σP1[i]<P1"
의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.
연령층마다의 값(AVEP1[i]-2·σP1[i]), 값(AVEP1[i]-σP1[i]), 값(AVEP1[i]+σP1[i]) 및 값(AVEP1[i]+2·σP1[i])은, 지표 P1에 대한 분류 처리에 있어서의 소정의 기준값으로서 기능한다.
마찬가지로 예를 들어, 스텝 S14에서 도출한 지표 P2에 대한 분류 처리에서는, 지표 P2를,
"P2<AVEP2[i]-2·σP2[i]"
의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,
"AVEP2[i]-2·σP2[i]≤P2≤AVEP2[i]-σP2[i]"
의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,
"AVEP2[i]-σP2[i]<P2<AVEP2[i]+σP2[i]"
의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,
"AVEP2[i]+σP2[i]≤P2≤AVEP2[i]+2·σP2[i]"
의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,
"AVEP2[i]+2·σP2[i]<P2"
의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.
연령층마다의 값(AVEP2[i]-2·σP2[i]), 값(AVEP2[i]-σP2[i]), 값(AVEP2[i]+σP2[i]) 및 값(AVEP2[i]+2·σP2[i])은, 지표 P2에 대한 분류 처리에 있어서의 소정의 기준값으로서 기능한다.
마찬가지로 예를 들어, 스텝 S14에서 도출한 지표 P3에 대한 분류 처리에서는, 지표 P3을,
"P3<AVEP3[i]-2·σP3[i]"
의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,
"AVEP3[i]-2·σP3[i]≤P3≤AVEP3[i]-σP3[i]"
의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,
"AVEP3[i]-σP3[i]<P3<AVEP3[i]+σP3[i]"
의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,
"AVEP3[i]+σP3[i]≤P3≤AVEP3[i]+2·σP3[i]"
의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,
"AVEP3[i]+2·σP3[i]<P3"
의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.
연령층마다의 값(AVEP3[i]-2·σP3[i]), 값(AVEP3[i]-σP3[i]), 값(AVEP3[i]+σP3[i]) 및 값(AVEP3[i]+2·σP3[i])은, 지표 P3에 대한 분류 처리에 있어서의 소정의 기준값으로서 기능한다.
스텝 S14에 있어서의 도출 내용 및 스텝 S15의 분류 결과를 포함하는 측정 장치 MD가 인식 가능한 임의의 정보는, 측정 장치 MD로부터 단말 장치 TM으로 무선 송신되어도 되고, 액정 디스플레이 패널 등으로 이루어지는 표시 화면에 표시되어도 된다. 여기에 있어서의 표시 화면은, 측정 장치 MD의 하우징(3)에 설치될 수 있는 표시 화면이어도 되며, 단말 장치 TM에 설치된 표시 화면이어도 된다. 표시 화면의 표시 내용의 제어는, 측정 장치 MD 또는 단말 장치 TM 내에 설치된 표시 제어부(도시생략)에 의해 실현된다.
예를 들어, 지표 P1이 제3 클래스로 분류되었을 때, 근육 강도가 표준적인 것이 표시 화면에 표시된다. 지표 P1이 제4 클래스로 분류되었을 때, 근육 강도가 표준보다도 우수한 것이 표시 화면에 표시되고, 지표 P1이 제5 클래스로 분류되었을 때, 근육 강도가 제4 클래스보다도 더 우수한 것이 표시 화면에 표시된다. 지표 P1이 제2 클래스로 분류되었을 때, 근육 강도가 표준보다도 떨어져 있는 것이 표시 화면에 표시되고, 지표 P1이 제1 클래스로 분류되었을 때, 근육 강도가 제2 클래스보다도 더 떨어져 있는 것이 표시 화면에 표시된다. 또한, 지표 P1이 제1 또는 제2 클래스로 분류되었을 때, 적절한 운동 요법의 실시를 권장하는 문장 등이 표시 화면에 표시되어도 된다. 지표 P2 또는 P3에 대해서도 마찬가지로 하여, 표시 화면의 표시 내용 제어가 행해진다. 또한, 전술한 방법에서는 5단계에 의한 분류가 행해지고 있지만, 분류의 단계 수는 5 이외여도 된다.
또한, 전술한 동작예에서는, 필터링 처리, 스텝 S14에서의 지표의 도출 및 스텝 S15에서의 분류 처리를 모두 측정 장치 MD에 의해 행하는 것을 상정하고 있지만, 그들 중 전부 또는 일부를, 단말 장치 TM에 의해 행하도록 해도 된다. 이 경우, 연산 처리부(12)의 전부 또는 일부가 단말 장치 TM측에 존재한다고 생각하면 된다. 분류 처리가 단말 장치 TM측에 의해 행해지는 경우, 단말 장치 TM에 대하여 분류용 데이터군이 미리 부여된다.
본 실시 형태에 따르면, 가속도 센서의 검출 데이터를 이용한다고 하는 간소한 구성으로 근육 강도 등의 측정이 가능해진다. 간소한 구성은 장치의 소형화 및 저렴화에 기여한다. 또한, 피험자(유저)측에서 보면, 의자에서 일어서는 것과 같은 일상 동작에 의해 간단하게 근육 강도 등의 측정이 가능해지기 때문에, 일상적으로 자신의 근력을 가시화하는 것이 용이하게 된다. 그 결과, 운동 부족의 검지나 QOL(quality of life)의 향상, 와병생활이 되지 않기 위한 적정한 운동량의 목표 등을 용이하게 피험자에게 나타낼 수 있고, 나아가서는, 건강 연령의 향상이나 그에 수반되는 의료비 삭감 효과 등이 기대된다.
<<제2 실시 형태>>
본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태는 제1 실시 형태를 기초로 하는 실시 형태이며, 제2 실시 형태에 있어서 특별히 설명하지 않는 사항에 관해서는, 모순이 없는 한, 제1 실시 형태의 기재가 제2 실시 형태에도 적용된다. 제2 실시 형태에 있어서, 제1 및 제 2 실시 형태 간에서 모순되는 사항에 대해서는 제2 실시 형태의 기재가 우선된다. 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 나타낸 기술에 대한 몇 가지 변형 기술 또는 응용 기술을 설명한다.
중력에 의한 가속도를 검출하지 않는 가속도 센서가 가속도 센서(11)로서 사용되어도 되며, 이 경우에는, 제1 실시 형태에서 설명한 각 식에 있어서의 "(ACCMAX-9.8)"은 "ACCMAX"로 치환된다. 또한, 이 경우에는, 제1 극값도 제2 극값도 극대값을 취하게 되지만, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 극값이 가속도 최댓값 데이터로서 취급된다.
또한, 가령 Z축이 항상 연직 방향에 평행한 상태에서 평가용 운동이 행해지는 것이 정해져 있는 것이면, 가속도 센서(11)는 Z축 방향의 가속도만을 검출하는 1축 가속도 센서여도 된다. 이 경우, 검출된 Z축 방향의 가속도의 크기를 가속도 절댓값으로서 취급하면 충분하다.
측정 장치 MD는, 가속도 센서(11)와, 가속도 센서(11)의 검출 결과에 기초하는 지표(예를 들어 지표 P1, P2 또는 P3)를 도출하는 연산 처리부를 구비한 지표 도출 장치를 내포하고 있다고 할 수 있다. 지표 도출 장치를 내포한 웨어러블 기기를 구성해도 된다. 웨어러블 기기는, 지표 도출 장치를 피험자로서의 인체에 장착시키기 위한 장착부를 구비하고 있으면 된다. 제1 실시 형태에 있어서의 측정 장치 MD도 웨어러블 기기의 일종이며, 장착 밴드(4)가 장착부에 상당한다. 장착부는, 장착 밴드(4)로 한정되지 않고, 지표 도출 장치를 피험자로서의 인체에 장착시키는 것이면 임의이다.
또한, 지표 도출 장치를, 휴대 전화기, 스마트폰 등의 휴대 기기에 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 휴대 기기가 가슴 앞에서 고정되도록 휴대 기기를 손바닥으로 쥔 상태에서 평가용 운동을 행하면 된다. 또한, 웨어러블 기기도 휴대 기기의 일종이라고 생각할 수 있다. 휴대 기기는 부품군(1)을 갖고, 휴대 기기를 구성하는 기판 및 하우징이 기판(2) 및 하우징(3)으로서 기능한다. 휴대 기기는, 임의의 정보(지표 도출 장치에 의해 도출된 지표 P1 내지 P3을 포함함)를 표시 가능한 표시 화면, 인터넷망 등의 네트워크망을 통해 다른 정보 기기와 통신 가능한 통신부, 소리를 출력 가능한 스피커 등으로 이루어지는 음성 출력부, 상대측 기기와의 통화를 실현하기 위한 통화부 등을 구비한다. 휴대 기기의 기울기 등을 검출하기 위해서 가속도 센서가 이미 휴대 기기에 설치되어 있는 것도 있지만, 그 경우, 휴대 기기의 기울기 등을 검출하기 위한 가속도 센서를 가속도 센서(11)로서 겸용해도 된다. 그리고, 휴대 기기에 설치된 마이크로컴퓨터에 연산 처리부(12)가 실현해야할 처리를 실행시키면 된다.
또한, 평가용 운동을 행할 때, 가속도 센서(11)는 피험자의 운동에 의한 가속도를 검출할 수 있는 소정 위치에 배치되고, 해당 소정 위치로서 피험자의 가슴 앞을 제안하였지만, 해당 소정 위치는 피험자의 가슴 앞으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 해당 소정 위치는, 피험자의 명치 또는 목구멍 앞이어도 된다.
본 발명에 따른 대상 장치(지표 도출 장치, 웨어러블 기기 또는 휴대 기기)를, 집적 회로 등의 하드웨어, 혹은 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성할 수 있다. 대상 장치에 의해 실현되는 기능의 전부 또는 일부인 임의의 특정한 기능을 프로그램으로서 기술하여, 해당 프로그램을 대상 장치에 탑재 가능한 플래시 메모리에 보존해 두어도 된다. 그리고, 해당 프로그램을 프로그램 실행 장치(예를 들어, 대상 장치에 탑재 가능한 마이크로컴퓨터) 상에서 실행함으로써, 그 특정한 기능을 실현하도록 해도 된다. 상기 프로그램은 임의의 기록 매체에 기억 및 고정될 수 있다. 상기 프로그램을 기억 및 고정하는 기록 매체는 대상 장치와 상이한 기기(서버 기기 등)에 탑재 또는 접속되어도 된다.
<<본 발명의 고찰>>
전술한 실시 형태에서 구현화된 발명에 대하여 고찰한다.
본 발명의 일 측면에 따른 지표 도출 장치는, 가속도를 검출하는 가속도 센서(11)와, 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 인체의 근력에 관한 근력 지표(예를 들어 P1 또는 P3)를 도출하는 연산 처리부(12)를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 가속도 센서의 검출 결과를 사용한다고 하는 간소한 구성에 의해 근력에 관한 지표의 취득이 가능해진다. 간소한 구성은 장치의 소형화 및 저렴화에 기여한다. 소형화 및 저렴화에 의해 장치의 손쉬운 이용이 촉진되고, 일상적으로 자신의 근력을 가시화한다고 하는 것이 용이해진다. 그 결과, 운동 부족의 검지나 QOL(quality of life)의 향상, 와병생활을 하지 않기 위한 적정한 운동량의 목표 등을 용이하게 피험자(유저)에게 나타낼 수 있으며, 나아가서는 건강 연령의 향상이나 그에 수반되는 의료비 삭감 효과 등이 기대된다.
MD: 측정 장치
1: 부품군
2: 기판
3: 하우징
4: 장착 밴드
11: 가속도 센서
12: 연산 처리부

Claims (11)

  1. 가속도를 검출하는 가속도 센서와,
    인체가 소정 운동을 행하는 평가 기간 중에 있어서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초한 가속도 신호에 의거하여, 상기 인체의 근력에 관한 근력 지표를 도출하는 연산 처리부를 구비하고,
    상기 연산 처리부는,
    상기 가속도 신호에 포함되는 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 체지방률을 이용하여 상기 근력 지표를 도출하거나, 또는
    상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 체지방량을 이용하여 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  2. 가속도를 검출하는 가속도 센서와,
    인체가 소정 운동을 행하는 평가 기간 중에 있어서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초한 가속도 신호에 의거하여, 상기 인체의 근력에 관한 근력 지표를 도출하는 연산 처리부를 구비하고,
    상기 연산 처리부는,
    상기 가속도 신호에 포함되는 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 근육률을 이용하여 상기 근력 지표를 도출하거나, 또는
    상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 근육량을 이용하여 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연산 처리부는, 상기 소정 운동에 있어서의 상기 인체의 단위 근육량당 가속도 최댓값을, 상기 근력 지표로서 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가속도 센서에 의한 검출 가속도는, 상기 인체의 운동에 의한 가속도 성분과 중력에 의한 가속도 성분을 포함하고,
    상기 연산 처리부는, 상기 가속도 최댓값 데이터로부터 상기 중력에 의한 가속도 성분을 제거한 값을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가속도 센서는, 상기 가속도를 서로 직교하는 3축 방향의 각각에 있어서 검출하고,
    상기 근력 지표의 도출에 이용하는 상기 가속도 신호는, 상기 3축 방향의 가속도로 형성되는 가속도 벡터의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 운동은, 상기 인체가 일어서는 운동을 포함하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 지표 도출 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 웨어러블 기기.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 지표 도출 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 휴대 기기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020177033918A 2015-06-05 2016-05-31 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기 KR102102515B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015114838A JP6793285B2 (ja) 2015-06-05 2015-06-05 指標導出装置、ウェアラブル機器及び携帯機器
JPJP-P-2015-114838 2015-06-05
PCT/JP2016/066050 WO2016194908A1 (ja) 2015-06-05 2016-05-31 指標導出装置、ウェアラブル機器及び携帯機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170139645A KR20170139645A (ko) 2017-12-19
KR102102515B1 true KR102102515B1 (ko) 2020-04-20

Family

ID=57441248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177033918A KR102102515B1 (ko) 2015-06-05 2016-05-31 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10561343B2 (ko)
EP (1) EP3305198A4 (ko)
JP (1) JP6793285B2 (ko)
KR (1) KR102102515B1 (ko)
CN (1) CN107708561B (ko)
WO (1) WO2016194908A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892055B2 (en) * 2016-08-24 2021-01-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Motor function estimation information generation apparatus, motor function estimation system, motor function estimation information generation method, motor function estimation method and storage medium
JP6981896B2 (ja) * 2018-03-06 2021-12-17 株式会社富士通エフサス 情報処理装置、登録方法および登録プログラム
CN108877888B (zh) * 2018-07-03 2021-04-09 杭州易脑复苏科技有限公司 一种运动功能评估方法及装置
CN113244595B (zh) * 2021-04-23 2022-04-19 南京布袋健康管理有限公司 一种动作爆发力分析方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100211349A1 (en) 2007-08-23 2010-08-19 Flaction Patrick Accelerometer and method for controlling an accelerometer
KR101189667B1 (ko) * 2012-04-19 2012-10-11 주식회사 휘트닷라이프 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법
JP2012223452A (ja) 2011-04-21 2012-11-15 Ritsumeikan 下肢筋力評価方法、及びこれに用いる下肢筋力評価装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09325081A (ja) * 1996-06-05 1997-12-16 Casio Comput Co Ltd 運動測定装置及び運動測定装置を備えた電子式ゲーム装置
JP4638570B2 (ja) * 2000-01-25 2011-02-23 ヤーマン株式会社 体脂肪測定機能付き運動量測定装置
JP4464927B2 (ja) * 2005-02-28 2010-05-19 Ｎｐｏ法人熟年体育大学リサーチセンター 脚筋力算出装置、脚筋力算出方法及びプログラム
CN1827043A (zh) * 2005-02-28 2006-09-06 Npo法人熟年体育大学研究所 腿肌力计算装置、腿肌力计算方法及程序
JP4696677B2 (ja) * 2005-05-19 2011-06-08 アイシン精機株式会社 筋力測定装置
US20070027369A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Guido Pagnacco Apparatus and methods for assessing human physical performance
CA2635638A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Jeffrey Compton Method and system for assessing athletic performance
US7722504B2 (en) * 2007-09-04 2010-05-25 Younger J Kevin Method for measuring physical fitness and creating athletic training regimens for particular sports
JP2009125506A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Panasonic Electric Works Co Ltd 歩容改善支援システム
JP6448015B2 (ja) * 2014-04-23 2019-01-09 株式会社タニタ 運動機能測定装置、方法、及びプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100211349A1 (en) 2007-08-23 2010-08-19 Flaction Patrick Accelerometer and method for controlling an accelerometer
JP2012223452A (ja) 2011-04-21 2012-11-15 Ritsumeikan 下肢筋力評価方法、及びこれに用いる下肢筋力評価装置
KR101189667B1 (ko) * 2012-04-19 2012-10-11 주식회사 휘트닷라이프 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP6793285B2 (ja) 2020-12-02
US10561343B2 (en) 2020-02-18
CN107708561A (zh) 2018-02-16
JP2017000239A (ja) 2017-01-05
CN107708561B (zh) 2021-02-05
KR20170139645A (ko) 2017-12-19
EP3305198A1 (en) 2018-04-11
EP3305198A4 (en) 2019-01-23
WO2016194908A1 (ja) 2016-12-08
US20180214052A1 (en) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180220932A1 (en) Chest measuring device, scoliosis correction system, system for remotely diagnosing spine, and wearable measuring device
KR102102515B1 (ko) 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기
JP5896240B2 (ja) 運動支援装置、運動支援方法及び運動支援プログラム
JP5742423B2 (ja) 下肢筋力の余裕度を求めるための方法、及びこれに用いる下肢筋力評価装置
JP2015062654A (ja) 歩容推定装置とそのプログラム、転倒危険度算出装置とそのプログラム
KR102039236B1 (ko) 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기
JP2002263086A (ja) 運動測定装置
US20170181689A1 (en) System and Method for Measuring the Muscle Tone
JP2010125239A (ja) 人の姿勢動作判別装置
JP6241488B2 (ja) 運動支援装置、運動支援方法及び運動支援プログラム
JP2011224122A (ja) 行動認識装置
JP2016055132A (ja) バランス能力測定装置、方法、及びプログラム
JP2009106374A (ja) 歩容情報表示システム
JP6432665B2 (ja) 運動装置、腕降り角度検出方法及びプログラム
JP6552875B2 (ja) 移動運動解析装置、方法及びプログラム
JP2011250945A (ja) 歩行解析方法、歩行解析システム及び歩行解析装置
Guimarães et al. A smartphone-based fall risk assessment tool: Testing Ankle Flexibility, Gait and Voluntary Stepping
Allen et al. Telemedicine assessment of fall risk using wireless sensors
Hsieh et al. Detecting falls with low-end smartphones
CN112006703B (zh) 下肢肌肉力量评价方法、评价装置、评价系统以及记录介质
JP4826192B2 (ja) 歩行計
JP2023138175A (ja) 処理装置、プログラム、方法及び処理システム
Mounika Design and Implementation of a Wristband Style Elderly Fall Detection System with Acceleration Threshold, Velocity Threshold and Quaternion Data
CN112006703A (zh) 下肢肌肉力量评价方法、评价装置、评价系统以及记录介质

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant