KR20170137188A - 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기 - Google Patents

Abstract

가슴 앞에 가속도 센서(11)를 포함한 장치(SU)를 배치한 상태에서 피험자는 STS(sit-to-stand) 동작을 행한다. 검출 가속도의 3축 성분으로 이루어지는 가속도 벡터의 크기의 신호로부터 가속도 최댓값 데이터를 취득하고, 가속도 최댓값 데이터와 피험자의 근육량 또는 체지방량을 이용하여, 인체의 근력에 대한 근력 지표를 도출한다. 한편, 가속도 검출 결과로부터 신체 활동의 활동량을 도출하는 기능을 구비하고, 소정의 활동 대상 기간 중의 활동량(ACT)과, 활동 대상 기간의 시기(始期) 및 종기(終期)에 있어서의 근력 지표에 기초하여, 활동량에 대한 근력 지표의 변화에 대응한 활동 효율 지표를 구한다.

Description

지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기

본 발명은, 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기에 관한 것이다.

피험자의 신체 활동에 있어서의 활동량을 계측하는 기술이 다양하게 제안되어 있다(예를 들어 하기 특허문헌 1 참조).

또한, 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. 또한, 비특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 피험자의 엉덩이 및 무릎의 각각에 형광 도료를 칠하고, STS 동작에 있어서 형광 도료가 칠해진 각 부위의 움직임을 고감도 카메라를 사용해서 관측하고, 운동 방정식을 이용하여 힘의 모멘트를 도출하고 있다.

또한, 하기 비특허문헌 2에는, 3축 가속도 센서를 구비하고, 걸음 수 및 소비 칼로리 등을 계측 가능한 코인형 유닛 및 웨어러블 기기가 개시되어 있다.

일본 특허공개 제2013-172757호 공보

Shinsuke Yoshioka 외 3명, "Computation of kinematics and the minimum peak joint moments of sit-to-stand movements", BioMedical Engineering OnLine, 2007년, 6:26, p.1-14, ("http://www.biomedical-engineering-online.com/content/6/1/26"로부터 당해 논문을 취득 가능) Misfit Wearables, "Misfit Shine", [online], [2015년 5월 18일 검색], 인터넷 <URL: http://misfit.com/products/shine?locale=ja>

신체 활동에 있어서의 활동량을 계측하는 기술이 다양하게 제안되어 있지만, 어떤 활동량의 신체 활동에 의해 체력(근력 등)이 어느 정도 향상된 것인지 등, 말하자면 신체 활동의 질도 평가 가능한 장치는 아직 제안되어 있지 않다.

따라서 본 발명은, 신체 활동에 의한 체력 변화의 평가를 가능하게 하는 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 지표 도출 장치는, 가속도를 검출하는 가속도 센서를 갖고 인체의 활동량을 도출 가능한 지표 도출 장치로서, 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 인체의 근력에 대한 근력 지표를 도출하는 근력 지표 도출부와, 소정의 활동 대상 기간 중의 상기 활동량에 대한 상기 근력 지표의 변화에 대응한 별도 지표를 도출하는 별도 지표 도출부를 구비한 것을 특징으로 한다.

구체적으로는 예를 들어, 상기 별도 지표 도출부는 상기 활동 대상 기간 중의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 활동량과, 상기 활동 대상 기간의 개시 타이밍을 기준으로 한 제1 시기에서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 근력 지표와, 상기 활동 대상 기간의 종료 타이밍을 기준으로 한 제2 시기에서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 근력 지표에 기초하여, 상기 별도 지표를 도출하면 된다.

또한 예를 들어, 상기 근력 지표 도출부는, 상기 인체가 소정 운동을 행하는 평가 기간 중에 있어서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초한 가속도 신호에 기초하여, 상기 근력 지표를 도출할 수 있다.

이 때 예를 들어, 상기 근력 지표 도출부는, 상기 가속도 신호에 포함되는 가속도 최댓값 데이터를 이용하여, 상기 근력 지표를 도출해도 된다.

보다 구체적으로는 예를 들어, 상기 근력 지표 도출부는, 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 근력 지표 도출부는, 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 근력 지표 도출부는, 상기 소정 운동에 있어서의 상기 인체의 단위 근육량당 가속도 최댓값을, 상기 근력 지표로서 도출해도 된다.

또한 예를 들어, 상기 가속도 센서에 의한 검출 가속도는, 상기 인체의 운동에 의한 가속도 성분과 중력에 의한 가속도 성분을 포함하고, 상기 근력 지표 도출부는, 상기 가속도 최댓값 데이터로부터 상기 중력에 의한 가속도 성분을 제거한 값을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출해도 된다.

또한 예를 들어, 상기 가속도 센서는, 상기 가속도를 서로 직교하는 3축 방향의 각각에 있어서 검출하고, 상기 근력 지표의 도출에 사용하는 상기 가속도 신호는, 상기 3축 방향의 가속도로 형성되는 가속도 벡터의 크기를 나타내고 있어도 된다.

또한 예를 들어, 상기 소정 운동은, 상기 인체가 일어서는 운동을 포함하면 된다.

또한 예를 들어, 기압을 검출하는 기압 센서를 지표 도출 장치에 더 구비해도 되고, 상기 활동량은, 상기 가속도 센서의 검출 결과와 상기 기압 센서의 검출 결과에 기초하여 도출되어도 된다.

또한 예를 들어, 상기 가속도 센서를 포함하는 센서부와, 상기 활동량을 도출함과 함께 상기 근력 지표 도출부 및 상기 별도 지표 도출부를 구성하는 연산 처리부와, 무선 통신을 실현하는 무선 처리부가 실장된 기판과, 상기 기판을 수용하는 하우징을 지표 도출 장치에 설치하면 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, 신체 활동에 의한 체력 변화의 평가를 가능하게 하는 지표 도출 장치, 웨어러블 기기 및 휴대 기기를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 유닛의 측정 장치의 외관 사시도이다.
도 2는, 센서 유닛의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 3은, 센서 유닛에 있어서의 부품군의 블록도이다.
도 4는, 센서 유닛과 단말 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는, 센서 유닛에 있어서의 센서부의 블록도이다.
도 6은, 가속도 센서에서의 3축과 센서 유닛과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 7의 (a)의 측정 장치가 피험자에게 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는, 도 7의 (a)의 측정 장치에 있어서의 가속도 센서에서의 3축과 검출된 가속도 벡터를 나타내는 도면이다.
도 10은, 평가용 운동을 거쳐 피험자가 직립하고 있는 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은, 평가용 운동의 설명도이다.
도 12는, 가속도 센서의 검출 결과에 기초하는 가속도 절댓값 신호의 파형도이다.
도 13은, 도 12의 가속도 절댓값 신호에 대해서 필터링 처리를 실시하여 얻어지는 신호의 파형도이다.
도 14는, 원신호와 필터링 신호의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는, 복수의 피험자에 대해 도출된 지표(P₁)의 분포를 연령을 횡축으로 취해 나타낸 도면이다.
도 16은, 복수의 피험자에 대해 도출된 지표(P₂)의 분포를 연령을 횡축으로 취해 나타낸 도면이다.
도 17은, 측정 장치의 사용예의 구체적인 흐름을 나타내는 도면이다.
도 18은, 분류 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 활동량 도출 처리의 흐름도이다.
도 20은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 활동 효율 지표의 도출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21의 (a) 내지 (d)의 각각은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 웨어러블 기기의 외관도이다.

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. 도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 센서 유닛 SU의 외관 사시도이다. 도 2는, 센서 유닛 SU에 있어서의 하우징(3) 내의 구성을 나타내는 모식도이다. 센서 유닛 SU는, 부품군(1), 기판(2) 및 하우징(3)을 구비한다. 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)은 두께가 비교적 얇은 원통 형상을 갖고 있으며, 그 결과 센서 유닛 SU는 메달 형상을 갖고 있기 때문에, 센서 유닛 SU를 센서 메달이라고 칭할 수도 있다. 하우징(3)의 외형 형상은 엄밀하게 원통 형상일 필요는 없으며, 예를 들어 원통의 저면에 상당하는 부분이 만곡되어 있어도 된다. 또한, 하우징(3)의 외형 형상은 원통 형상 이외여도 되며, 예를 들어 직육면체 형상을 갖고 있어도 된다.

도 3은, 부품군(1)의 구성 블록도이다. 부품군(1)에는, 센서부(10), 마이크로컴퓨터(20), 메모리(30), 계시부(40) 및 무선 처리부(50)가 포함된다. 마이크로컴퓨터(20)를 반도체 집적 회로로 형성할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(20), 메모리(30), 계시부(40) 및 무선 처리부(50)를 1개의 반도체 집적 회로로 형성하도록 해도 된다. 센서부(10), 마이크로컴퓨터(20), 메모리(30), 계시부(40) 및 무선 처리부(50)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, 센서부(10), 마이크로컴퓨터(20), 메모리(30), 계시부(40) 및 무선 처리부(50)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.

센서부(10)는, 소정의 물리량 등을 검출하는 센서를 포함하고, 그 검출 결과를 나타내는 신호가 센서부(10)로부터 마이크로컴퓨터(20)로 출력된다. 연산 처리부를 구성하는 마이크로컴퓨터(20)는, 센서부(10)로부터의 신호에 기초하여 소정의 연산을 행하는 외에(연산 내용에 대해서는 후술함), 센서 유닛 SU의 동작을 총괄적으로 제어한다. 메모리(30)는, 마이크로컴퓨터(20)가 취급하는 임의의 정보를 기억한다. 계시부(40)는, 현시점의 연도, 일자 및 시각을 계측 및 인지하는 기능과 임의의 타이밍으로부터의 경과 시간을 계측하는 기능을 갖는다. 센서 유닛 SU에 의한 측정 등에 의해 취득한 임의의 정보를 메모리(30)에 기억시킬 수 있으며, 그 기억이 행해질 때, 그 취득이 행해진 연도, 일시 및 시각을 나타내는 시각 정보에 대응지어 해당 정보가 메모리(30)에 기억된다. 시각 정보는 계시부(40)에 의해 생성된다. 무선 처리부(50)는, 센서 유닛 SU와는 상이한 임의의 외부 장치의 사이에서 임의의 정보를 무선에 의해 송수신한다.

도 4를 참조하여, 여기에서는, 외부 장치로서 단말 장치 TM을 상정한다. 단말 장치 TM은, 예를 들어 정보 단말기, 휴대 전화기, 퍼스널 컴퓨터이다. 소위 스마트폰은, 정보 단말기, 휴대 전화기 또는 퍼스널 컴퓨터에 속한다. 단말 장치 TM에도 무선 처리부(50)와 동등한 무선 처리부가 설치되어 있으며, 센서 유닛 SU의 무선 처리부(50)와 단말 장치 TM의 무선 처리부를 사용하여, 센서 유닛 SU 및 단말 장치 TM 간에 있어서의 임의의 정보의 쌍방향 무선 통신이 실현된다.

도 5에, 센서부(10)의 블록도를 나타낸다. 센서부(10)는, 가속도 센서(11), 기압 센서(12) 및 방위 센서(13)를 구비한다.

가속도 센서(11)는, 3축 가속도 센서로서, 가속도 센서(11)(따라서 하우징(3) 또는 센서 유닛 SU)가 움직이게 됨으로써 발생하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 가속도를 개별로 검출하고, 검출한 각 축의 가속도를 나타내는 가속도 신호를 출력한다. 가속도 센서(11)로부터 출력되는 가속도 신호는, X축 방향의 가속도를 나타내는 X축 가속도 신호, Y축 방향의 가속도를 나타내는 Y축 가속도 신호 및 Z축 방향의 가속도를 나타내는 Z축 가속도 신호로 구성된다. 도 6에 도시한 바와 같이, X축, Y축 및 Z축은 서로 직교하고 있다. 여기에서는, 하우징(3)의 외형 형상으로서의 원통의 축이 Z축과 일치하고 있는 것으로 하고, 해당 원통의 중심에서 X축, Y축 및 Z축이 서로 직교하고 있다고 생각한다.

기압 센서(12)는, 센서 유닛 SU의 존재 위치에 있어서의 대기의 기압을 검출하고, 검출한 기압을 나타내는 기압 신호를 출력한다. 고도와 기압의 사이에는 일정한 관계가 있기 때문에, 마이크로컴퓨터(20)는, 기압 신호에 기초하여 고도를 구할 수 있다. 여기에 있어서의 고도란, 해발 0m(미터)의 지상에서 본, 센서 유닛 SU의 존재 위치에 있어서의 고도를 가리킨다.

방위 센서(13)는, 센서 유닛 SU가 향하고 있는 방위를 검출하고, 검출한 방위를 나타내는 방위 신호를 출력한다. X축, Y축, Z축에 평행한 방향에 있어서의 지자기를 개별로 검출할 수 있는 3축 지자기 센서에 의해, 방위 센서(13)를 형성할 수 있다. 여기서, 센서 유닛 SU가 향하고 있는 방위란, 센서 유닛 SU의 제1 저면의 중심으로부터 제2 저면의 중심을 향하는 방향의 방위를 가리키는 것으로 한다. 제1 저면이란, 하우징(3)의 외형 형상으로서의 원통의 저면 중, 미리 정해진 한쪽의 저면을 가리키고, 제2 저면은 다른 쪽의 저면을 가리킨다. 마이크로컴퓨터(20)는, 방위 센서(13)로부터의 방위 신호에 기초하여, 센서 유닛 SU가 향하고 있는 방위를 나타내는 방위 정보를 생성 및 취득한다.

<<제2 실시 형태>>

본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태 및 후술하는 제3 및 제4 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 내지 제4 실시 형태에도 적용된다. 제2 실시 형태에 있어서, 제1 및 제 2 실시 형태 간에서 모순되는 사항에 대해서는 제2 실시 형태의 기재가 우선된다(후술하는 제3 및 제 4 실시 형태에 대해서도 동일함). 또한, 모순이 없는 한, 제1 내지 제4 실시 형태 중, 임의의 2 이상의 실시 형태를 조합하여 실시하는 것도 가능하다.

제2 실시 형태에서는, 센서 유닛 SU를 포함하는 측정 장치를 사용한 피험자의 근육 강도 등의 측정 방법을 설명한다(근육 강도의 의의에 대해서는 후술됨). 근육 강도 등이 측정되는 인체를 피험자라 칭하고 있지만, 피험자는 센서 유닛 SU의 유저에 상당하는 것이다. 비특허문헌 1의 방법에서는 최저 2군데의 관측점이 필요하였지만, 센서 유닛 SU에서는 1개의 가속도 센서만을 사용해서 근육 강도 등의 평가가 가능해진다. 비특허문헌 1의 방법에 있어서의 2군데(엉덩이와 무릎)에서의 관측에 상당하는 관측을, 1개의 가속도 센서에 의해 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 7의 (a)는, 본 실시 형태에 따른 측정 장치의 외관 측면도이다. 도 7의 (b)는, 측정 장치에 있어서의 하우징(3) 내의 구성을 나타내는 모식도이다. 측정 장치는, 부품군(1), 기판(2), 하우징(3)을 갖는 센서 유닛 SU와, 장착 밴드(4)를 구비한다.

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, 센서 유닛 SU(즉 부품군(1) 및 기판(2)을 내포한 하우징(3))를, 피험자인 인체에 장착 및 고정시키기 위해 설치된다. 여기에서는 설명의 구체화를 위해, 도 8에 도시한 바와 같이, 센서 유닛 SU가, 손목시계 또는 손목 밴드와 같이, 장착 밴드(4)를 이용하여 피험자의 손목 부분에 둘러 감도록 한다. 이에 의해, 하우징(3)의 일면(원통 형상의 저면 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.

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. 가속도 센서(11)에 의해 검출되는 X축, Y축 및 Z축 방향의 가속도를 각 축 성분으로 한 벡터량을 정의할 수 있고, 따라서, 가속도 센서(11)는 가속도를 벡터량으로서 검출하고 있다고 생각할 수 있다. 가속도 센서(11)에 의해 검출된 벡터량으로서의 가속도를 가속도 벡터라 칭한다. 도 9의 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.

마이크로컴퓨터(20)는, 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.

피험자의 근육 강도 등을 추정 및 도출하기 위한 방법에 대하여 설명한다. 센서 유닛 SU(따라서 측정 장치)는, 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, 소정면인 의자의 시트면에 앉아 있는 상태에서 일어서서 직립하는 STS 동작이다. 의자의 시트면의 높이는 소정의 높이이면 된다. 단, 피험자가 의자의 시트면에 앉아 있을 때, 피험자의 양쪽 발바닥의 발끝 및 발뒤꿈치가 지면에 접해 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 시트면으로부터 일어선다. 도 10은, 일어선 직후의 피험자의 정면 모식도이다. 도 11은, 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, 센서 유닛 SU에서는, 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 절댓값이란, 평가 기간 중의 가속도 절댓값이라고 이해되며, 가속도 절댓값 신호란, 평가 기간 중의 가속도 절댓값을 신호값으로서 갖는 신호라고 이해된다.

도 12에, 어떤 피험자가 평가용 운동을 행했을 때의 가속도 절댓값 신호 510의 파형(환언하면, 가속도 절댓값의 신호 파형)을 나타낸다. 도 12의 그래프에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 가속도 절댓값을 나타내고 있다(후술하는 도 13의 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 12에 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, 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, 센서 유닛 SU에서는, 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 12의 가속도 절댓값 신호 510에 대하여 필터링 처리를 실시하여 얻어지는 신호, 즉, 필터링 처리 후의 가속도 절댓값 신호 520의 파형을, 도 13에 나타낸다. 이하에서는, 기술의 간략화 및 명확화 를 위해, 도 14에 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 13의 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 13의 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, 센서 유닛 SU를 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.

마이크로컴퓨터(20)는, 원신호에 필터링 처리를 실시함으로써 필터링 신호를 생성하는 필터부(도시생략)를 갖고, 평가 기간 중의 원신호에 기초하는 필터링 신호에 기초하여, 피험자의 근력 등에 대한 다양한 지표를 도출한다. 또한, 상기 필터부를, 마이크로컴퓨터(20)에 설치하는 것이 아니라, 가속도 센서(11)와 마이크로컴퓨터(20)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=(ACC_MAX-9.8)/(WEIGHT×MS_PER) …(1A)

로 표시된다. ACC_MAX는 [m/s²]를 단위로 하는 가속도 최댓값 데이터이며, WEIGHT는 피험자의 체중을 나타내고, MS_PER은 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=(ACC_MAX-9.8)/MS_AMT …(1B)

MS_AMT는 피험자의 근육량(즉 피험자의 몸에 포함되는 근육의 무게)을 나타낸다.

마이크로컴퓨터(20)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 MS_PER, 또는, 피험자의 근육량 MS_AMT는, 미리 마이크로컴퓨터(20)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, 마이크로컴퓨터(20)는, 식 (2A) 또는 식 (2B)를 이용하여 지표 P₁을 도출해도 된다.

P₁=(ACC_MAX-9.8)/WEIGHT×(1-BF_PER) …(2A)

P₁=(ACC_MAX-9.8)/(WEIGHT-BF_AMT) …(2B)

BF_PER은 피험자의 체지방률을 나타낸다. BF_AMT는 피험자의 체지방량(즉 피험자의 몸에 포함되는 지방의 무게)을 나타낸다. 식 (2A) 및 식 (2B)에서는, 간단화를 위해, "뼈 및 내장"의 무게를 무시하고 있게 된다. 식 (2A) 또는 식 (2B)를 이용하여 지표 P₁을 도출할 때, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방률 BF_PER, 또는, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방량 BF_AMT는, 미리 마이크로컴퓨터(20)에 부여되어 있도록 한다.

또는 예를 들어, 마이크로컴퓨터(20)는, 식 (2C) 또는 식 (2D)를 이용하여 지표 P₁을 도출해도 된다.

P₁=(ACC_MAX-9.8)/WEIGHT×(1-BF_PER-K_A1) …(2C)

P₁=(ACC_MAX-9.8)/(WEIGHT-BF_AMT-K_A2) …(2D)

K_A1은, 피험자의 몸에 포함되는 "뼈 및 내장"의 무게의, 피험자의 체중에 대한 비율을 나타내도록 하여 미리 설정된 값이다. K_A2는, 피험자의 몸에 포함되는 "뼈 및 내장"의 무게를 나타내도록 하여 미리 설정된 값이다. 식 (2C) 또는 식 (2D)를 이용하여 지표 P₁을 도출할 때에도, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방률 BF_PER, 또는, 피험자의 체중 WEIGHT와 체지방량 BF_AMT는, 미리 마이크로컴퓨터(20)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 대한 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 사람이라도, 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 15에, 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 15에서는, 각 피험자의 연령을 횡축으로 취하고, 도출된 지표 P₁을 종축으로 취하고 있다. 복수의 피험자에는 남성 8명과 여성 6명이 포함되며, 복수의 피험자의 연령은 30대부터 70대까지 넓게 분포되어 있다. 도 15에 있어서, 검은색의 사각형은 남성에게 대응하고, 흰색의 원은 여성에게 대응하고 있다(후술하는 도 16에 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 15에 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=(ACC_MAX-9.8)/(WEIGHT×BF_PER) …(3A)

로 표시된다. ACC_MAX는 [m/s²]를 단위로 하는 가속도 최댓값 데이터이며, 피험자의 체지방률 BF_PER은, 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=(ACC_MAX-9.8)/BF_AMT …(3B)

마이크로컴퓨터(20)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 BF_PER, 또는, 피험자의 체지방량 BF_AMT는, 미리 마이크로컴퓨터(20)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 15에 대응하는 상기 실험에서 얻어진 가속도 최댓값 데이터를 이용하여, 복수의 피험자에 대하여 지표 P₂를 도 16에 나타낸다. 도 16에서는, 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=k_B1(ACC_MAX-9.8)-k_B2·Δt …(4A)

P₃=k_B1(ACC_MAX-9.8)/Δt …(4B)

P₃=k_B1/Δt …(4C)

k_B1 및 k_B2는 미리 정해진 정의 계수이다. Δt의 의의는 도 13을 참조하여 전술한 바와 같다. 피험자의 근력(순발력)이 강해 보다 신속하게 일어설수록, 가속도 최댓값 데이터 ACC_MAX가 커지게 되고, 또한 시간 Δt도 짧아진다고 생각된다. 그러므로, 지표 P₁과 마찬가지로, 지표 P₃도 피험자의 근력에 의존하기 때문에 피험자의 근력에 대한 지표(근력 지표)라고 할 수 있다.

[실험 데이터 수집 처리에 대하여]

센서 유닛 SU를 이용하여, 이하의 실험 데이터 수집 처리를 행할 수 있다. 실험 데이터 수집 처리는, 예를 들어 센서 유닛 SU가 제품으로서 소비자(일반 소비자나 간병 또는 의료 종사자 등)에게 사용되기 전의 센서 유닛 SU의 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, AVE_P1[i], σ_P1[i]로 나타낸다.

제i 연령층에 속하는 복수의 피험자에 대하여 도출된 복수의 지표 P₂의 평균값, 분산의 정의 평방근을, 각각, AVE_P2[i], σ_P2[i]로 나타낸다.

제i 연령층에 속하는 복수의 피험자에 대하여 도출된 복수의 지표 P₃의 평균값, 분산의 정의 평방근을, 각각, AVE_P3[i], σ_P3[i]로 나타낸다.

실험 데이터 수집 처리에서는, 다수의 피험자에 대한 단위 실험의 결과로부터, AVE_P1[1] 내지 AVE_P1[n], σ_P1[1] 내지 σ_P1[n], AVE_P2[1] 내지 AVE_P2[n], σ_P2[1] 내지 σ_P2[n], AVE_P3[1] 내지 AVE_P3[n] 및 σ_P3[1] 내지 σ_P3[n]으로 이루어지는 분류용 데이터군이 도출된다. 또한, 분류용 데이터군을 도출하기 위한 연산은, 센서 유닛 SU와 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 17을 참조하여, 분류용 데이터군의 이용 방법의 설명을 포함하는, 센서 유닛 SU의 사용예의 구체적인 흐름을 설명한다. 도 17의 스텝 S11 내지 S15의 동작은, 분류용 데이터군이 취득된 후에 실행된다.

우선, 스텝 S11에 있어서, 피험자 및 센서 유닛 SU의 상태를 측정 준비 상태로 한다. 측정 준비 상태에서는, 피험자가 소정의 의자에 앉아 있으며, 센서 유닛 SU의 하우징(3)의 일면이 피험자의 손목(또는 가슴)에 밀착 및 고정된다.

다음으로, 스텝 S12에 있어서, 피험자 또는 다른 인물이, 스탠바이 조작을 센서 유닛 SU에 입력한다. 센서 유닛 SU는, 스탠바이 조작의 입력 유무를 검출할 수 있다. 스탠바이 조작은, 예를 들어 하우징(3)에 설치된 도시하지 않은 조작 버튼을 누르는 조작이다. 이 경우, 센서 유닛 SU는, 조작 버튼의 누름 유무를 감시하고 있으면 된다. 조작 버튼은 터치 패널 상의 버튼이어도 된다. 또는 예를 들어, 스탠바이 조작은, 센서 유닛 SU에 무선 접속된 단말 장치 TM(도 4 참조)에 대한 소정 조작의 입력을 가리킨다. 이 경우, 소정 조작의 입력을 받은 외부 기기 TM이, 그 취지를 센서 유닛 SU에 전달함으로써 스탠바이 조작의 입력이 검지된다.

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. 마이크로컴퓨터(20)는, 스탠바이 조작의 입력 타이밍을 평가 기간의 개시 타이밍이라 간주하면 된다. 평가 기간의 길이는 소정 시간(예를 들어 10초)이어도 된다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(20)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, 마이크로컴퓨터(20)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, 마이크로컴퓨터(20)는, 스텝 S14에서 도출한 지표와 분류용 데이터군에 기초하는 분류 처리를 행한다. 여기에서는, 마이크로컴퓨터(20) 또는 메모리(30)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 센서 유닛 SU에 부여된다.

이 경우에 있어서 예를 들어, 도 18에 도시한 바와 같이, 스텝 S14에서 도출한 지표 P₁에 대한 분류 처리에서는, 지표 P₁을,

"P₁<AVE_P1[i]-2·σP₁[i]"

의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,

"AVE_P1[i]-2·σ_P1[i]≤P₁≤AVE_P1[i]-σ_P1[i]"

의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,

"AVE_P1[i]-σ_P1[i]<P₁<AVE_P1[i]+σ_P1[i]"

의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,

"AVE_P1[i]+σ_P1[i]≤P₁≤AVE_P1[i]+2·σ_P1[i]"

의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,

"AVE_P1[i]+2·σ_P1[i]<P₁"

의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.

연령층마다의 값(AVE_P1[i]-2·σ_P1[i]), 값(AVE_P1[i]-σ_P1[i]), 값(AVE_P1[i]+σ_P1[i]) 및 값(AVE_P1[i]+2·σ_P1[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<AVE_P2[i]-2·σ_P2[i]"

의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,

"AVE_P2[i]-2·σ_P2[i]≤P₂≤AVE_P2[i]-σ_P2[i]"

의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,

"AVE_P2[i]-σ_P2[i]<P₂<AVE_P2[i]+σ_P2[i]"

의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,

"AVE_P2[i]+σ_P2[i]≤P₂≤AVE_P2[i]+2·σ_P2[i]"

의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,

"AVE_P2[i]+2·σ_P2[i]<P₂"

의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.

연령층마다의 값(AVE_P2[i]-2·σ_P2[i]), 값(AVE_P2[i]-σ_P2[i]), 값(AVE_P2[i]+σ_P2[i]) 및 값(AVE_P2[i]+2·σ_P2[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<AVE_P3[i]-2·σ_P3[i]"

의 성립 시에는 제1 클래스로 분류하고,

"AVE_P3[i]-2·σ_P3[i]≤P₃≤AVE_P3[i]-σ_P3[i]"

의 성립 시에는 제2 클래스로 분류하고,

"AVE_P3[i]-σ_P3[i]<P₃<AVE_P3[i]+σ_P3[i]"

의 성립 시에는 제3 클래스로 분류하고,

"AVE_P3[i]+σ_P3[i]≤P₃≤AVE_P3[i]+2·σ_P3[i]"

의 성립 시에는 제4 클래스로 분류하고,

"AVE_P3[i]+2·σ_P3[i]<P₃"

의 성립 시에는 제5 클래스로 분류한다.

연령층마다의 값(AVE_P3[i]-2·σ_P3[i]), 값(AVE_P3[i]-σ_P3[i]), 값(AVE_P3[i]+σ_P3[i]) 및 값(AVE_P3[i]+2·σ_P3[i])은, 지표 P₃에 대한 분류 처리에 있어서의 소정의 기준값으로서 기능한다.

스텝 S14에 있어서의 도출 내용 및 스텝 S15의 분류 결과를 포함하는 센서 유닛 SU가 인식 가능한 임의의 정보는, 센서 유닛 SU로부터 단말 장치 TM으로 무선 송신되어도 되고, 액정 디스플레이 패널 등으로 이루어지는 표시 화면에 표시되어도 된다. 여기에 있어서의 표시 화면은, 센서 유닛 SU의 하우징(3)에 설치될 수 있는 표시 화면이어도 되며, 단말 장치 TM에 설치된 표시 화면이어도 된다. 표시 화면의 표시 내용의 제어는, 센서 유닛 SU 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 단계수는 5 이외여도 된다.

또한, 전술한 동작예에서는, 필터링 처리, 스텝 S14에서의 지표의 도출 및 스텝 S15에서의 분류 처리를 모두 센서 유닛 SU에 의해 행하는 것을 상정하고 있지만, 그들 중 전부 또는 일부를, 단말 장치 TM에 의해 행하도록 해도 된다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(20)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.

또한, 중력에 의한 가속도를 검출하지 않는 가속도 센서가 가속도 센서(11)로서 사용되어도 되며, 이 경우에는, 전술한 각 식에 있어서의 "(ACC_MAX-9.8)"은 "ACC_MAX"로 치환된다. 또한, 이 경우에는, 제1 극값도 제2 극값도 극대값을 취하게 되지만, 전술과 마찬가지로, 제1 극값이 가속도 최댓값 데이터로서 취급된다.

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.

<<제3 실시 형태>>

본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다.

마이크로컴퓨터(20)는, 활동량을 측정 및 도출하는 활동량 도출부를 구비하고 있다. 활동량이란, 유저(환언하면 피험자)인 인체의 활동량이다. 유저의 모든 신체 활동에 대한 가속도를 보다 정확하게 취득하기 위해서, 센서 유닛 SU는 유저의 신체에 가능한 한 밀착하고 있는 것이 바람직하다.

활동량은, 센서 유닛 SU에 의해 연산 및 취득되는, 유저의 신체 활동의 양을 나타내는 지표로서, 예를 들어 신체 활동 강도에 신체 활동의 실시 시간을 곱한 값인 신체 활동량(단위: 엑서사이즈)이어도 된다. 단체 활동 강도는, 사람의 신체 활동의 강도를 안정 시의 몇 배에 상당하는지로 나타내는 수치로서, 그 단위는 METs(Metabolic Equivalents)이다. 활동량으로서, 신체 활동량에 대응한 다른 양이 구해져도 되며, 예를 들어 활동 소비 에너지량(단위: kcal)이 구해져도 된다. 활동 소비 에너지량은, 신체 활동량과 유저의 체중(단위: ㎏)의 곱에 1.05를 곱함으로써 구해진다.

또한, 유저의 생체 정보는, 단말 장치 TM에 설치된 유저 인터페이스(도시생략)를 통해 단말 장치 TM에 부여되어 단말 장치 TM에 유지됨과 함께 무선 통신에 의해 센서 유닛 SU에 전달되어 메모리(30)에 기억된다. 또는, 유저의 생체 정보는, 센서 유닛 SU에 설치될 수 있는 유저 인터페이스(도시생략)를 통해 미리 센서 유닛 SU에 부여됨으로써 메모리(30)에 기억되어도 된다. 유저의 생체 정보는, 유저의 성별, 연령, 체중, 신장, 체지방률, 체지방량, 근육률 및 근육량 등을 포함하고 있어도 된다. 마이크로컴퓨터(20)는, 유저의 생체 정보를 이용하여, 유저의 활동량 및 상기 지표 P₁ 내지 P₃을 도출할 수 있다.

가속도 신호에 기초하는 활동량의 도출 방법으로서 다양한 방법이 제안되어 있으며, 마이크로컴퓨터(20)는 공지된 임의의 활동량 도출 방법(예를 들어, 일본 특허공개 제2014-226161호 공보, 일본 특허공개 제2015-8806호 공보에 기재된 방법)을 이용할 수 있지만, 이하에 간단한 일례를 설명한다.

도 19는, 마이크로컴퓨터(20)에 의해 실행되는 활동량 도출 처리의 흐름도이다. 활동량 도출 처리에서는, 우선 스텝 S51에 있어서, 가속도 신호에 기초하여 신체 활동 종별이 판정된다. 예를 들어, 센서 유닛 SU를 장착한 유저가, 정지하고 있는 상황과, 걷고 있는 상황과, 달리고 있는 상황에서 가속도 신호가 서로 다르다(예를 들어 가속도 벡터의 크기 변화 진폭 및 주기가 서로 다르다). 메모리(30)에는, 그들의 상황을 서로 구별하기 위한 임계값 데이터를 기억하고 있으며, 마이크로컴퓨터(20)는, 가속도 신호(예를 들어 가속도 벡터의 크기 변화의 진폭 및 주기)와 임계값 데이터에 기초하여, 유저의 신체 활동 종별이 제1 내지 제3 종별 중 어느 것인지를 판정한다. 제1 종별은, 유저가 정지하고 있는 것을 나타낸다. 제2 종별은, 유저가 보행하고 있는 것을 나타낸다. 제3 종별은, 유저가 달리고 있는 것을 나타낸다.

유저의 신체 활동 종별이 판정되면, 스텝 S52에 있어서, 마이크로컴퓨터(20)는, 판정된 신체 활동 종별과 구배에 기초하여 신체 활동 강도를 특정한다. 구배란, 유저가 걷고 있을 때 또는 달리고 있을 때에 있어서의 노면 또는 계단 등의 구배를 가리킨다.

예를 들어, 마이크로컴퓨터(20)는, 유저가 10걸음만큼, 걷거나 또는 달릴 때마다, 기압 신호에 기초하여 고도를 검출하는 고도 검출 처리를 실행하고, 전회의 고도 검출 처리에 의한 검출 고도와 금회의 고도 검출 처리에 의한 검출 고도에 기초하여 구배를 차례 차례로 갱신 산출한다. 또한, 이제까지 특별히 설명하지는 않았지만, 마이크로컴퓨터(20)는 가속도 신호에 기초하는 공지의 방법에 의해 유저의 걸음 수를 계측하는 보수계 기능을 갖는다. 스텝 S52에서는, 최신의 구배를 이용하여 신체 활동 강도가 특정된다. 메모리(30)에는, 신체 활동 종별 및 구배를 신체 활동 강도로 변환하기 위한 테이블이 기억되어 있으며, 해당 테이블을 사용해서 신체 활동 강도가 특정된다.

또한, 구배의 산출에 필요한 유저의 보폭은, 예를 들어 미리 센서 유닛 SU에 부여되어 있다. 보수계 기능에 의한 계측 걸음 수와, 보폭과, 고도 검출 처리에 의한 검출 고도를 이용하면, 구배를 특정 가능하다. 유저가 걷고 있다고 판단될 때에 이용되는 보폭과, 유저가 달리고 있다고 판단되고 있을 때 이용되는 보폭을 따로 따로 준비해 두면 된다. 미리 센서 유닛 SU에 부여된 유저의 신장으로부터 상기 보폭을 추정하도록 해도 된다.

스텝 S52에 이어지는 스텝 S53에 있어서, 마이크로컴퓨터(20)는, 스텝 S52에서 특정된 신체 활동 강도에 기초하여 단위 시간당 활동량을 산출한다. 예를 들어, 신체 활동량(단위: 엑서사이즈)을 산출할 때에는, 신체 활동 강도에 단위 시간을 곱하는 것만이어도 된다. 또한 예를 들어, 활동 소비 에너지량(단위: kcal)을 산출하는 경우에는, 신체 활동 강도와 단위 시간과 유저의 체중(단위: ㎏)과 1.05의 곱을 구하면 된다.

마이크로컴퓨터(20)는, 스텝 S51 내지 S53으로 이루어지는 단위 처리를 단위 시간마다 실행함으로써, 단위 시간마다의 활동량을 차례 차례로 산출한다.

마이크로컴퓨터(20)는, 단위 시간마다 구한 활동량을 누적 가산함으로써, 복수의 단위 시간만큼의 길이를 갖는 임의의 기간에서의 활동량을 구할 수 있다. 임의의 기간 중에 있어서의 활동량을 메모리(30)에 기억시켜 둘 수 있음과 함께, 활동량 시계열 데이터를 메모리(30)에 기억시켜 둘 수 있다. 활동량 시계열 데이터는, 단위 시간마다 차례 차례로 구해진 활동량을 시계열로 배열한 것이다.

또한, 메모리(30)는, 휘발성 메모리 및 불휘발성 메모리에 의해 구성되는 것이 적합하다. 휘발성 메모리는 마이크로컴퓨터(20)에 의한 처리 등을 위한 각종 데이터를 일시적으로 기억할 수 있으며, 불휘발성 메모리는 장기 보존해야 할 데이터의 기억에 사용된다. 예를 들어, 과거에 행한 신체 활동에 관한 정보(활동량을 포함함)에 대한 일시마다의 기억, 과거에 도출된 상기 지표 P₁ 내지 P₃의 기억, 상기 생체 정보의 기억, 각종 프로그램의 기억 등이 불휘발성 메모리에 의해 행해진다.

전술한 설명에서는, 가속도의 검출 결과뿐만 아니라 기압의 검출 결과도 이용하여 활동량을 도출하고 있지만, 가속도의 검출 결과만을 이용하여 활동량을 도출하도록 해도 된다. 이 경우, 센서 유닛 SU로부터 기압 센서(12)를 할애 가능하며, 판정된 신체 활동 종별에만 의존하여 신체 활동 강도가 특정되게 된다.

또한, X축, Y축, Z축을 회전축으로 한 센서 유닛 SU의 회전의 각속도를 개별로 검출 가능한 각속도 센서(도시생략)를 센서부(10)에 설치해 두어도 된다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(20)는, 가속도의 검출 결과에 추가하거나, 또는 가속도 및 기압의 검출 결과에 추가하여, 각속도의 검출 결과도 이용하여 활동량을 도출하도록 해도 된다. 각속도의 이용에 의해, 상반신을 비트는 동작 등의 신체 활동도 정확하게 인식하는 것이 가능하게 되어, 활동량을 보다 정밀도 좋게 측정 및 도출하는 것이 가능해진다.

[활동 효율 지표에 대하여]

마이크로컴퓨터(20)는, 전술한 바와 같이 도출된 활동량과, 제2 실시 형태의 방법에 의해 도출된 근력에 대한 지표(지표 P₁ 또는 P₃으로서, 이하, '근력 지표'라 칭함)를 이용하여, 활동량 및 근력 지표와는 상이한 지표인 활동 효율 지표를 도출할 수 있다. 활동 효율 지표는, 활동량이 근력 지표에 미치는 영향을 나타내는 지표이며, 말하자면 신체 활동의 질을 나타낸다고 생각할 수 있다.

도 20을 참조하여 활동 효율 지표의 도출 방법을 설명한다. 마이크로컴퓨터(20)에 의해 구해진 활동량으로서 또한 소정의 활동 대상 기간에 있어서의 활동량을 ACT로 나타낸다. 활동량 ACT는 활동 대상 기간 중의 센서 검출 결과에 기초하여 도출된다. 센서 검출 결과는, 적어도 가속도 센서(11)의 검출 결과를 포함하고, 또한, 기압 센서(12) 및/또는 각속도 센서(도시생략)의 검출 결과를 포함할 수 있다.

활동 대상 기간의 개시 타이밍을 기준으로 한 제1 시기에 있어서 제2 실시 형태에서 설명한 방법에 의해 측정 및 도출된 근력 지표의 값을 V_A로 나타낸다. 활동 대상 기간의 종료 타이밍을 기준으로 한 제2 시기에 있어서 제2 실시 형태에서 설명한 방법에 의해 측정 및 도출된 근력 지표의 값을 V_B로 나타낸다. 전술한 바와 같이, 근력 지표의 측정에는 평가용 운동을 행하기 위한 유한한 시간(즉 평가 기간만큼의 시간)이 필요해지기 때문에, 상기 제1 시기 및 제 2 시기의 각각은 소정의 시간 폭을 갖는 시기라고 이해된다. 제1 시기는 근력 지표값 V_A의 측정 및 도출을 위한 평가 기간이라고 생각할 수 있으며, 제2 시기는 근력 지표값 V_B의 측정 및 도출을 위한 평가 기간이라고 생각할 수 있다. 마이크로컴퓨터(20)는, 제1 시기로서의 평가 기간 중의 가속도 신호(가속도 절댓값 신호)에 기초하여 근력 지표값 V_A를 도출하고, 제2 시기로서의 평가 기간 중의 가속도 신호(가속도 절댓값 신호)에 기초하여 근력 지표값 V_B를 도출한다.

제1 시기는, 활동 대상 기간의 개시 타이밍을 기준으로 하여 정해지는 시기이며, 통상은 활동 대상 기간 전의 시기이다.

예를 들어, 활동 대상 기간의 개시 타이밍의 소정 시간(예를 들어 24시간) 전부터 해당 개시 타이밍까지의 기간(이하 '기간 610'이라 함; 도 20 참조) 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 있을 때, 그 근력 지표값이 근력 지표값 V_A로서 취급됨과 함께 근력 지표값 V_A를 측정 및 도출하기 위한 평가 기간이 제1 시기로 된다. 기간 610 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 복수 있을 때, 그 복수의 근력 지표값 중, 시간적으로 가장 후에 측정 및 도출된 것이 근력 지표값 V_A로서 취급된다.

기간 610 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 없지만, 활동 대상 기간의 개시 타이밍으로부터 해당 개시 타이밍보다도 소정 시간(예를 들어 24시간)만큼 후의 타이밍까지의 기간(이하 '기간 612'라 함; 도 20 참조) 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 있을 때, 그 근력 지표값이 근력 지표값 V_A로서 취급됨과 함께 근력 지표값 V_A를 측정 및 도출하기 위한 평가 기간이 제1 시기로 된다. 기간 610 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 없고, 기간 612 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 복수 있을 때, 그 복수의 근력 지표값 중, 시간적으로 가장 먼저 측정 및 도출된 것이 근력 지표값 V_A로서 취급된다.

전술한 방법과 일부 중복되지만, 활동 대상 기간의 개시 타이밍에서 볼 때 시간적으로 가장 가까운 시기에서 측정 및 도출된 근력 지표값을 근력 지표값 V_A로서 취급하도록 해도 된다.

제2 시기는, 활동 대상 기간 종료 타이밍을 기준으로 하여 정해지는 시기이며, 통상은 활동 대상 기간의 후의 시기이다. 당연히, 제2 시기는 제1 시기보다도 후의 시기이다.

예를 들어, 활동 대상 기간의 종료 타이밍으로부터 해당 종료 타이밍보다도 소정 시간(예를 들어 24시간)만큼 후의 타이밍까지의 기간(이하 '기간 620'이라 함; 도 20 참조) 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 있을 때, 그 근력 지표값이 근력 지표값 V_B로서 취급됨과 함께 근력 지표값 V_B를 측정 및 도출하기 위한 평가 기간이 제2 시기로 된다. 기간 620 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 복수 있을 때, 그 복수의 근력 지표값 중, 시간적으로 가장 먼저 측정 및 도출된 것이 근력 지표값 V_B로서 취급된다.

기간 620 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 없지만, 활동 대상 기간 종료 타이밍의 소정 시간(예를 들어 24시간) 전부터 해당 종료 타이밍까지의 기간(이하 '기간 622'라 함; 도 20 참조) 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 있을 때, 그 근력 지표값이 근력 지표값 V_B로서 취급됨과 함께 근력 지표값 V_B를 측정 및 도출하기 위한 평가 기간이 제2 시기로 된다. 기간 622 중에 측정 및 도출된 근력 지표값이 복수 있을 때, 그 복수의 근력 지표값 중, 시간적으로 가장 나중에 측정 및 도출된 것이 근력 지표값 V_B로서 취급된다.

전술한 방법과 일부 중복되지만, 활동 대상 기간 종료 타이밍에서 볼 때 시간적으로 가장 가까운 시기에서 측정 및 도출된 근력 지표값을 근력 지표값 V_B로서 취급하도록 해도 된다.

활동 대상 기간에 대한 활동 효율 지표의 값을 QL로 나타내면, QL은, 근력 지표값 V_A 및 V_B와 활동 대상 기간 중의 활동량 ACT에 기초하여, 하기 식 (5)에 의해 구해진다.

QL=(V_B-V_A)/ACT …(5)

식 (5)로부터 알 수 있는 바와 같이 활동 효율 지표는, 활동 대상 기간 중의 단위 활동량에 대한 근력 지표값의 변화량을 나타내고 있다. 즉 예를 들어, 근력 지표값의 증대를 목표로 하여 활동 대상 기간 중에 소정의 신체 활동(워킹 등)을 행하였다고 한 경우, 활동 효율 지표 QL이 비교적 크면 해당 신체 활동의 목표에 대한 효율은 비교적 높다고 할 수 있고, 활동 효율 지표 QL이 비교적 작으면 해당 신체 활동의 목표에 대한 효율은 비교적 낮다고 할 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들어, "ACT=10"에서 "V_B-V_A=1"을 달성 가능한 신체 활동과, "ACT=20"에서 "V_B-V_A=1"을 달성 가능한 신체 활동을 비교한 경우, 전자의 신체 활동 쪽이 후자의 신체 활동보다도 2배로 효율이 높다고 할 수 있다.

또한, 활동 효율 지표가 "활동 대상 기간 중의 단위 활동량에 대한 근력 지표값의 변화량"을 정밀도 좋게 나타내도록 하기 위해서, 기간 610, 612, 620 또는 622(도 20 참조)의 길이는, 활동 대상 기간의 길이보다도 충분히 짧은 것이 바람직하고, 활동 대상 기간의 길이의 소정 배 이하로 된다(이것을 충족하는 근력 지표값 V_A 또는 V_B가 없는 경우, 활동 효율 지표의 도출을 불가로 해도 됨). 여기에 있어서의 소정 배는, 1 미만의 정의 값을 갖고, 예를 들어 수 1/10 내지 수 1/100이다.

유저는, 유저 인터페이스로의 조작을 통해 활동 대상 기간의 개시 및 종료 타이밍을 자유롭게 설정할 수 있어도 된다. 여기에 있어서의 유저 인터페이스는, 단말 장치 TM에 설치된 것이어도 되며, 센서 유닛 SU에 설치되어 있어도 된다.

마이크로컴퓨터(20)에 의해 도출된 또는 메모리(30)에 기억된 정보를 포함하는, 센서 유닛 SU가 인식하는 임의의 정보(예를 들어, 지표 P₁ 내지 P₃, 활동량, 활동량 시계열 데이터, 활동 효율 지표 및 방위 정보를 포함하고, 이하, '유닛 취득 정보'라 칭함)를 무선 처리부(50)를 통해 단말 장치 TM에 전송할 수 있으며, 단말 장치 TM은, 유닛 취득 정보를 단말 장치 TM에 설치된 표시 화면에 표시할 수 있다. 또한, 센서 유닛 SU에 표시 화면을 설치하는 것도 가능해도 되며, 그 경우에는, 임의의 유닛 취득 정보가 센서 유닛 SU의 표시 화면에 표시될 수 있다.

<<제4 실시 형태>>

본 발명의 제4 실시 형태를 설명한다. 제4 실시 형태에서는, 센서 유닛 SU를 이용한 응용 기술 또는 변형 기술 등을 설명한다. 제4 실시 형태에서 설명하는 기술은 제1 내지 제3 실시 형태에서 설명한 기술과 조합하여 실시된다.

센서 유닛 SU는 간소한 구성을 갖기 때문에 소형으로 형성할 수 있으며, 또한 특히 메달형의 형상을 갖고 있기 때문에, 센서 유닛 SU를 다양한 형태의 웨어러블 기기에 적합시킬 수 있다. 즉, 센서 유닛 SU를 구비한 임의의 웨어러블 기기를 구성할 수 있다. 센서 유닛 SU를 이용하여 웨어러블 기기를 구성하면, 센서 유닛 SU를 인체의 다양한 위치에 용이하게 부착 가능하다. 웨어러블 기기는, 센서 유닛 SU를 피험자로서의 인체에 장착시키기 위한 장착부를 구비하고 있으면 된다. 제2 실시 형태에서 예를 든 측정 장치(도 7의 (a) 등 참조)도 웨어러블 기기의 일종이며, 장착 밴드(4)가 장착부에 상당한다. 장착부는, 장착 밴드(4)로 한정되지 않고, 센서 유닛 SU를 피험자로서의 인체에 장착시키는 것이면 임의이다.

인체로의 장착은, 인체에 대한 직접적인 장착이어도 된다. 이 경우, 인체로의 장착에 의해, 인체의 형성 조직(전형적으로는 피부)에 대한 센서 유닛 SU의 직접 접촉이 초래된다. 또는, 인체로의 장착은, 인체에 대한 간접적인 장착이어도 된다. 간접적인 장착에서는, 인체의 착의 또는 인체의 허리 부위에 차고 있는 벨트 등에 센서 유닛 SU가 부착됨으로써 착의 또는 벨트 등을 통해 센서 유닛 SU가 인체에 장착되고, 인체의 형성 조직(전형적으로는 피부)에 대한 센서 유닛 SU의 직접 접촉은 발생하지 않는다.

도 21의 (a) 내지 (d)에, 센서 유닛 SU를 갖고 구성되는 웨어러블 기기의 예인 웨어러블 기기 WD1 내지 WD4의 외관도를 나타낸다.

웨어러블 기기 WD1은, 제2 실시 형태에서 제시한 측정 장치(도 7의 (a) 등 참조)와 마찬가지로, 손목시계형의 웨어러블 기기이며, 센서 유닛 SU와, 센서 유닛 SU에 결합되고 또한 센서 유닛 SU를 유저의 손목 부분에 장착시키기 위한 장착 밴드를 구비한다. 웨어러블 기기 WD1은, 센서 유닛 SU의 계시부(40)를 이용하여 얻어지는 현재 시각을 표시하는 표시 화면을 갖고 있어도 된다(웨어러블 기기 WD2 내지 WD4에서도 동일해도 됨).

웨어러블 기기 WD2는, 손목 밴드형의 웨어러블 기기이며, 센서 유닛 SU와, 센서 유닛 SU에 결합되고 또한 센서 유닛 SU를 유저의 손목 부분에 장착시키기 위한 링 형상의 장착 밴드를 구비한다.

웨어러블 기기 WD3은, 목걸이형의 웨어러블 기기이며, 센서 유닛 SU와, 센서 유닛 SU에 결합되고 또한 센서 유닛 SU를 유저의 목에 매달기 위한 링 형상의 링부를 구비한다. 유저가 웨어러블 기기 WD3을 장착했을 때, 목걸이의 펜던트 탑의 위치에 센서 유닛 SU가 위치하게 된다.

웨어러블 기기 WD4는, 배지(badge)형의 웨어러블 기기이며, 센서 유닛 SU와, 센서 유닛 SU에 결합되고 또한 센서 유닛 SU를 유저의 착의 또는 유저의 허리 부위에 차고 있는 벨트 등에 부착하기 위한 클립부를 구비한다.

또한, 전술한 바와 같이, 센서 유닛 SU는 방위 정보를 취득 가능하게 형성되어 있다. 방위 정보는 특히 웨어러블 기기와의 친화성이 양호하다고 생각되고, 방위 정보와 걸음 수 정보(보수계 기능에 의한 계측 걸음 수)를 조합하면, 웨어러블 기기를 장착한 유저가 어느 방위로 얼마만큼 이동하였는지를 판단하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 관찰 대상자에게 센서 유닛 SU를 구비한 웨어러블 기기를 장착시켜, 관찰 대상자가 어느 방위로 얼마만큼 이동하였는지를 나타내는 정보를 센서 유닛 SU로부터 단말 장치 TM으로 전달하도록 하면, 관찰 지원이 실현된다. 또한 장래적으로는, GPS(Global Positioning System)에 의한 위치 보강이 어려운 옥내에서의 내비게이션 기능을 단말 장치 TM에 부가함으로써, 관찰 지원이 보다 증강된다.

또한, 마이크로컴퓨터(20)에 의해 연산, 도출되면 전술한 정보 중, 모든 정보 또는 임의의 일부의 정보는, 단말 장치 TM측에서 연산, 도출되어도 된다. 즉, 마이크로컴퓨터(20)의 기능 전부 또는 일부를, 단말 장치 TM에 설치된 마이크로컴퓨터로 실현하게 해도 된다.

또한, 센서 유닛 SU 바로 그 자체 또는 센서 유닛 SU의 구성 요소의 일부(예를 들어 부품군(1))를, 휴대 기기에 탑재하게 해도 된다. 휴대 기기는, 정보 단말기, 휴대 전화기, 퍼스널 컴퓨터 등이다. 소위 스마트폰은, 정보 단말기, 휴대 전화기 또는 퍼스널 컴퓨터에 속한다. 이 경우에 있어서, 지표 P₁ 내지 P₃을 도출할 때에는, 예를 들어 휴대 기기가 가슴 앞에서 고정되도록 휴대 기기를 손바닥으로 쥔 상태에서 평가용 운동을 행하면 된다. 전술한 단말 장치 TM은 휴대 기기의 일종이며, 웨어러블 기기도 휴대 기기의 일종이라고 생각할 수 있다. 휴대 기기는, 임의의 정보를 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 마이크로컴퓨터(20)가 실현해야 할 처리를 실행시키면 된다.

이와 같이, 센서 유닛 SU는, 활동량 측정 기능에 추가하여 근력 측정 기능(근력 지표를 도출하는 기능)을 갖고 있기 때문에, 걷고 달리는 등의 신체 활동의 라이프 로깅(활동량의 이력 관리)을 행할 수 있음과 함께 사람의 동작으로부터 근력 상태를 추정할 수 있고, 그 결과, 사람의 건강 상태의 관리에 센서 유닛 SU를 유용하게 사용할 수 있다. 즉, 비특허문헌 1의 방법 등을 이용하는 경우와 비교해서 손쉽게 근력에 대한 지표를 측정하는 것이 가능하게 되고, 근력을 정량화함으로써 운동 부족이나 노화에 의한 근력 열화의 가시화가 진행되고, 근력의 쇠약에 기인하는 부상의 예방이나 와병생활의 방지, 미병 대책, 재활훈련의 의식 고취 등, 더 높은 레벨에서의 건강 관리가 가능해진다.

또한, 센서 유닛 SU는 활동 효율 지표를 도출하는 기능을 갖고 있기 때문에, 행한 신체 활동의 효율의 좋고 나쁨을 평가할 수 있다. 효율이 나빴다고 하면 앞으로의 신체 활동의 행하는 방법을 재검토하는 등의 일이 가능해진다.

<<본 발명의 고찰>>

전술한 실시 형태에서 구현화된 발명에 대하여 고찰한다.

본 발명의 일 측면에 따른 지표 도출 장치는, 가속도를 검출하는 가속도 센서(11)를 갖고 인체의 활동량을 도출 가능한 지표 도출 장치(SU)로서, 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 인체의 근력에 대한 근력 지표(예를 들어 P₁ 또는 P₃)를 도출하는 근력 지표 도출부(20)와, 소정의 활동 대상 기간 중의 상기 활동량에 대한 상기 근력 지표의 변화에 대응한 별도 지표를 도출하는 별도 지표 도출부(20)를 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 활동량과 근력 지표와의 관계를 별도 지표로서 도출할 수 있으며, 예를 들어 행한 신체 활동의 효율의 좋고 나쁨을 평가하는 것이 가능해진다. 효율이 나빴다고 하면 앞으로의 신체 활동의 행하는 방법을 재검토하는 등의 일이 가능해진다. 즉, 종래 장치에서는 알 수 없었던, 신체 활동의 질을 용이하게 아는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 실시 형태에 있어서, 마이크로컴퓨터(20)는, 활동량을 도출하는 활동량 도출부, 근력 지표를 도출하는 근력 지표 도출부, 및 별도 지표로서의 활동 효율 지표를 도출하는 별도 지표 도출부(활동 효율 지표 도출부)를 갖고 있다고 할 수 있다.

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 기술하고, 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 실현하게 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.

SU: 센서 유닛
TM: 단말 장치
1: 부품군
2: 기판
3: 하우징
10: 센서부
11: 가속도 센서
12: 기압 센서
13: 방위 센서
20: 마이크로컴퓨터
30: 메모리
40: 계시부
50: 무선 처리부

Claims (14)

1. 가속도를 검출하는 가속도 센서를 갖고 인체의 활동량을 도출 가능한 지표 도출 장치로서,
   상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 인체의 근력에 대한 근력 지표를 도출하는 근력 지표 도출부와,
   소정의 활동 대상 기간 중의 상기 활동량에 대한 상기 근력 지표의 변화에 대응한 별도 지표를 도출하는 별도 지표 도출부를 구비한 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 별도 지표 도출부는, 상기 활동 대상 기간 중의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 활동량과, 상기 활동 대상 기간의 개시 타이밍을 기준으로 한 제1 시기에서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 근력 지표와, 상기 활동 대상 기간 종료 타이밍을 기준으로 한 제2 시기에서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초하여 도출된 상기 근력 지표에 의거하여, 상기 별도 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 근력 지표 도출부는, 상기 인체가 소정 운동을 행하는 평가 기간 중에 있어서의 상기 가속도 센서의 검출 결과에 기초한 가속도 신호에 의거하여, 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 근력 지표 도출부는, 상기 가속도 신호에 포함되는 가속도 최댓값 데이터를 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 근력 지표 도출부는, 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 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 근력 지표 도출부는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 체중과 상기 인체의 근육률을 이용하거나, 또는, 상기 가속도 최댓값 데이터와 상기 인체의 근육량을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 근력 지표 도출부는, 상기 소정 운동에 있어서의 상기 인체의 단위 근육량당 가속도 최댓값을, 상기 근력 지표로서 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가속도 센서에 의한 검출 가속도는, 상기 인체의 운동에 의한 가속도 성분과 중력에 의한 가속도 성분을 포함하고,
   상기 근력 지표 도출부는, 상기 가속도 최댓값 데이터로부터 상기 중력에 의한 가속도 성분을 제거한 값을 이용하여, 상기 근력 지표를 도출하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가속도 센서는, 상기 가속도를 서로 직교하는 3축 방향의 각각에 있어서 검출하고,
   상기 근력 지표의 도출에 사용하는 상기 가속도 신호는, 상기 3축 방향의 가속도로 형성되는 가속도 벡터의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 운동은, 상기 인체가 일어서는 운동을 포함하는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    기압을 검출하는 기압 센서를 더 구비하고,
    상기 활동량은, 상기 가속도 센서의 검출 결과와 상기 기압 센서의 검출 결과에 기초하여 도출되는 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속도 센서를 포함하는 센서부와, 상기 활동량을 도출함과 함께 상기 근력 지표 도출부 및 상기 별도 지표 도출부를 구성하는 연산 처리부와, 무선 통신을 실현하는 무선 처리부가 실장된 기판과,
    상기 기판을 수용하는 하우징을 구비한 것을 특징으로 하는, 지표 도출 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 지표 도출 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 웨어러블 기기.
14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 지표 도출 장치를 구비한 것을 특징으로 하는, 휴대 기기.

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