TW202044272A - Motor function evaluation device, motor function evaluation system, motor function evaluation program and motor function evaluation method wherein the motor function evaluation device includes a communication unit and a control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於運動功能評估裝置、運動功能評估系統、運動功能評估程式、及運動功能評估方法。The invention relates to a motor function evaluation device, a motor function evaluation system, a motor function evaluation program, and a motor function evaluation method.
於日本特開2011-115362號公報(專利文獻1),揭示進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下前述椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試,並依據經過時間的計測值,評估被試驗者的運動功能的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-115362 (Patent Document 1) discloses a time-based start-up test that measures the elapsed time required for a subject to stand up from a chair, go around a mark a certain distance away, and sit down on the chair again. And based on the measured value of the elapsed time, the technique to evaluate the motor function of the subject. [Prior Technical Literature] [Patent Literature]
[專利文獻1]日本特開2011-115362號公報[Patent Document 1] JP 2011-115362 A
本發明的一樣態之運動功能評估裝置,係評估被試驗者之運動功能的運動功能評估裝置,以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估裝置,係具備以取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料之方式構成的通訊部,與依據以通訊部取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻,並使用所檢測出之離座時刻及坐下時刻以計算出經過時間之方式構成的控制部。The motor function evaluation device in the same state of the present invention is a motor function evaluation device that evaluates the motor function of the subject to measure the cost of the subject standing up from the chair, bypassing the mark at a certain distance, and sitting down on the chair again The elapsed time is composed of a timing start-up test. The motor function evaluation device is equipped with a communication unit configured to obtain measurement data of an inertial sensor installed on the body of the subject, and based on the measurement data obtained by the communication unit, it detects that the subject stands up from the chair The control unit is configured to calculate the elapsed time using the time of leaving the seat, and the time when the subject sits down on the chair, and using the detected time of leaving and sitting.
本發明的一樣態之運動功能評估系統,係具備安裝於被試驗者的身體的慣性感測器,與以依據慣性感測器的測定資料,評估被試驗者的運動功能之方式構成的運動功能評估裝置。運動功能評估裝置,係以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下前述椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估裝置,係包含以取得慣性感測器的測定資料之方式構成的通訊部,與依據以通訊部取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻,並使用所檢測出之離座時刻及坐下時刻以計算出經過時間之方式構成的控制部。The homogenous motor function evaluation system of the present invention is equipped with an inertial sensor installed on the body of the subject, and a motor function constructed by evaluating the motor function of the subject based on the measurement data of the inertial sensor Evaluation device. The motor function evaluation device is constructed to measure the elapsed time until the subject stands up from the chair, goes around the mark at a certain distance, and then sits down on the chair again. The motor function evaluation device includes a communication unit configured to obtain the measurement data of the inertial sensor, and based on the measurement data obtained by the communication unit, it detects the time when the subject stands up from the seat and the subject A control unit configured to calculate the elapsed time using the detected sitting time and sitting time of the chair.
本發明的一樣態之運動功能評估程式,係用以使電腦執行評估被試驗者的運動功能之處理的程式。評估被試驗者的運動功能的處理,係包含測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試。運動功能評估程式,係使電腦執行取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料的步驟、依據所取得的測定資料,檢測出被試驗者從前述椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻的步驟、及使用所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出經過時間的步驟。The homogenous motor function evaluation program of the present invention is a program used to make a computer execute a process for evaluating the motor function of a subject. The processing to evaluate the motor function of the test subject includes a timed start-up test that measures the elapsed time it takes for the test subject to stand up from the chair, go around a certain distance, and sit down on the chair again. The motor function evaluation program is to make the computer execute the steps of obtaining the measurement data of the inertial sensor installed in the subject's body, and to detect the time when the subject stands up from the chair based on the obtained measurement data, and The procedure of the sitting time when the subject sits on the chair, and the procedure of calculating the elapsed time using the detected departure time and sitting time.
本發明的一樣態之運動功能評估方法,係評估被試驗者之運動功能的運動功能評估方法,以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估方法,係具備取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料的步驟、依據所取得的測定資料,檢測出被試驗者從前述椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻的步驟、及使用所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出經過時間的步驟。The homogenous motor function evaluation method of the present invention is a motor function evaluation method that evaluates the motor function of the subject. It measures the cost until the subject stands up from the chair, bypasses the mark at a certain distance, and sits down on the chair again The elapsed time is composed of a timing start-up test. The motor function evaluation method includes the steps of obtaining measurement data of the inertial sensor installed on the subject's body, and detecting the time when the subject stands up from the chair based on the obtained measurement data, and the subject The procedure for the sitting time when the person sits on the chair, and the procedure for calculating the elapsed time using the detected departure time and sitting time.
[發明所欲解決之課題][The problem to be solved by the invention]
本發明的一樣態之目的,係提供確保計時起走測試之計測值的精度,可提升運動功能評估的信賴性之運動功能評估裝置、運動功能評估方法及運動功能評估程式、以及具備此種運動功能評估裝置的運動功能評估系統。 [發明的效果]The objective of the same aspect of the present invention is to provide a motor function evaluation device, a motor function evaluation method and a motor function evaluation program that can ensure the accuracy of the measured value of the timed take-off test and can improve the reliability of the motor function evaluation, and have such a movement The motor function evaluation system of the function evaluation device. [Effects of the invention]
依據本發明,可確保計時起走測試之計測值的精度,可提升運動功能評估的信賴性。According to the present invention, the accuracy of the measured value of the timed take-off test can be ensured, and the reliability of the motor function evaluation can be improved.
[本發明之實施形態的說明] 初始列計並說明本發明的實施樣態。[Description of the embodiment of the present invention] Initially list and explain the implementation of the present invention.
(1)本發明的一樣態之運動功能評估裝置2(參照圖1及圖4),係評估被試驗者之運動功能的運動功能評估裝置,以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估裝置2係具備以取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器(例如加速度感測器1)的測定資料之方式構成的通訊部40,與依據以通訊部40取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻,並使用所檢測出之離座時刻及坐下時刻以計算出經過時間之方式構成的控制部64。(1) The same state of motor
依據前述(1)所記載的運動功能評估裝置2,依據安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料,可自動地計測計時起走測試之經過時間。一般來說,慣性感測器係安裝於被試驗者的體幹正中央為佳。體感正中央係作為軀體的體幹,身體的左右的中心。慣性感測器係通常沿著從頭到腰的中心,亦即脊椎骨安裝,根據安裝的難易度係腰部為佳。因為可藉由皮帶等的安裝具,簡便地固定。據此,相較於測定者使用計時器,以目視計測經過時間之先前的運動功能評估,可提升計測值的精度,並且可減低計測值的不均。結果,可確保計時起走測試之計測值的精度,故可提升運動功能評估的信賴性。According to the motor
(2)於前述(1)所記載的運動功能評估裝置2中,理想為更具備以記錄被試驗者坐在前述椅子上靜止的狀態,到前述被試驗者再次坐下前述椅子成為靜止狀態為止的前述測定資料之方式構成的記憶裝置68(參照圖4)。控制部64係根據被記錄於記憶裝置68之測定資料的時間波形,作為時間序列資料,生成表示測定資料的不均的指標。控制部64係藉由前述指標與第1閾值的比較,檢測出離座時刻,且藉由前述指標與第2閾值的比較,檢測出坐下時刻。
據此,可高精度檢測出計時起走測試之離座時刻及坐下時刻,故可確保經過時間之計測值的精度。
(3)前述(2)所記載的運動功能評估裝置2中,理想為控制部64係根據被記錄於記憶裝置68之測定資料的時間波形,生成測定資料之標準差的時間波形。控制部64係於標準差的時間波形中,作為離座時刻,檢測出標準差最初超過第1閾值的時刻,且於標準差的時間波形中,作為坐下時刻,檢測出標準差最後超過第2閾值的時刻。(2) In the motor
據此,可高精度檢測出計時起走測試之離座時刻及坐下時刻,故可確保經過時間之計測值的精度。According to this, the departure time and the sitting time of the timed start-and-go test can be detected with high accuracy, so the accuracy of the measured value of the elapsed time can be ensured.
(4)前述(3)所記載的運動功能評估裝置2中,理想為控制部64係於標準差的時間波形中,選擇標準差的平均值成為基準標準差以下的區間,將第1閾值及第2閾值,設定為所選擇的區域之標準差的平均值或比平均值還高之值。(4) In the motor
據此,可高精度檢測出計時起走測試之離座時刻及坐下時刻,故可確保經過時間之計測值的精度。According to this, the departure time and the sitting time of the timed start-and-go test can be detected with high accuracy, so the accuracy of the measured value of the elapsed time can be ensured.
(5)前述(1)至(4)所記載的運動功能評估裝置2中,理想為控制部係將經過時間之測定資料,分割成分別對應起立、去路步行、轉回、歸路步行及座下的動作的複數區間。(5) In the motor
據此,於計時起走測試中進行前述各動作的時間分開,故可將慣性感測器1的測定資料,分割成對應各動作的區間。然後,藉由分析所分割之區間的測定資料,可針對在其區間中求出的動作能力,定量評估。According to this, the time for performing the aforementioned actions in the timed start-up test is divided, so that the measurement data of the
(6)本發明的一樣態之運動功能評估系統100(參照圖1)係具備安裝於被試驗者的身體的慣性感測器1,與以依據慣性感測器1的測定資料,評估被試驗者的運動功能之方式構成的運動功能評估裝置2。運動功能評估裝置2係以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估裝置2係包含以取得慣性感測器1的測定資料之方式構成的通訊部40,與依據以通訊部40取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻,並使用所檢測出之離座時刻及坐下時刻以計算出經過時間之方式構成的控制部64。(6) The homogenous motor
依據前述(6)所記載的運動功能評估系統,依據安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料,可自動地且高精度計測計時起走測試之經過時間。據此,可確保計時起走測試之計測值的精度,故可提升運動功能評估的信賴性。According to the motor function evaluation system described in (6) above, the elapsed time of the timed take-off test can be automatically and accurately measured based on the measurement data of the inertial sensor installed on the subject's body. Accordingly, the accuracy of the measured value of the timing start-up test can be ensured, so the reliability of the motor function evaluation can be improved.
(7)本發明的一樣態之運動功能評估程式,係用以使電腦執行評估被試驗者的運動功能之處理的程式。評估被試驗者的運動功能的處理,係包含測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試。運動功能評估程式,係使電腦執行取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器1的測定資料的步驟、依據所取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻的步驟、及使用所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出經過時間的步驟。(7) The homogenous motor function evaluation program of the present invention is a program used to make a computer execute the process of evaluating the motor function of the subject. The processing to evaluate the motor function of the test subject includes a timed start-up test that measures the elapsed time it takes for the test subject to stand up from the chair, go around a certain distance, and sit down on the chair again. The motor function evaluation program is to make the computer execute the steps of obtaining the measurement data of the
依據前述(7)所記載的運動功能評估程式,依據安裝於被試驗者的身體之慣性感測器的測定資料,可自動地且高精度計測計時起走測試之經過時間。據此,可確保計時起走測試之計測值的精度,故可提升運動功能評估的信賴性。According to the exercise function evaluation program described in (7), the elapsed time of the timed take-off test can be automatically and accurately measured based on the measurement data of the inertial sensor installed in the subject's body. Accordingly, the accuracy of the measured value of the timing start-up test can be ensured, so the reliability of the motor function evaluation can be improved.
(8)本發明的一樣態之運動功能評估方法,係評估被試驗者之運動功能的運動功能評估方法,以進行測定被試驗者從椅子起立,繞過一定距離外的記號,再次坐下椅子為止所花費的經過時間的計時起走測試之方式構成。運動功能評估方法,係具備取得安裝於被試驗者的身體之慣性感測器1的測定資料的步驟、依據所取得的測定資料,檢測出被試驗者從椅子起立的離座時刻,及被試驗者坐下椅子的坐下時刻的步驟、及使用所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出經過時間的步驟。(8) The homogenous motor function evaluation method of the present invention is a motor function evaluation method that evaluates the motor function of the test subject, to measure the test subject standing up from the chair, bypassing the mark at a certain distance, and then sitting down on the chair again The elapsed time spent so far is constituted by the timed start-up test. The motor function evaluation method includes the steps of acquiring the measurement data of the
依據前述(8)所記載的運動功能評估方法,依據安裝於被試驗者的身體中之慣性感測器的測定資料,可自動地且高精度計測計時起走測試之經過時間。據此,可確保計時起走測試之計測值的精度,故可提升運動功能評估的信賴性。According to the motor function evaluation method described in (8), the elapsed time of the timed take-off test can be automatically and accurately measured based on the measurement data of the inertial sensor installed in the subject's body. Accordingly, the accuracy of the measured value of the timing start-up test can be ensured, so the reliability of the motor function evaluation can be improved.
[本發明的實施形態的詳細內容] 以下,依據圖面來說明本發明的實施形態。再者,於以下的圖面中,於相同或相當的部分附加相同的參照符號,不重覆進行其說明。[Details of the embodiment of the present invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained based on the drawings. In addition, in the following drawings, the same reference signs are attached to the same or equivalent parts, and the description thereof will not be repeated.
(運動功能評估系統的構造)
圖1係概略揭示實施形態之運動功能評估系統100的構造的圖。本實施形態之運動功能評估系統100係用以評估被試驗者M的運動功能的系統。於本案說明書中,被試驗者M的「運動功能」係被試驗者M的移動之動作能力,包含下肢肌力、均衡、步行能力、跌倒風險等的複合性動作能力。(Structure of motor function evaluation system)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of the motor
如圖1所示,運動功能評估系統100係具備加速度感測器1與運動功能評估裝置2。加速度感測器1及運動功能評估裝置2係相互進行無線通訊。具體來說,加速度感測器1係與運動功能評估裝置2,遵照Bluetooth(註冊商標)、無線LAN(Local Area Network)規格等的近距離無線通訊的規格連接,在與運動功能評估裝置2之間發送接收資料。As shown in FIG. 1, the motor
加速度感測器1係具有可攜帶的小型框體,安裝於被試驗者M的身體。在圖1的範例中,安裝於作為被試驗者M的體幹正中央的腰部。理想為加速度感測器1係安裝於被試驗者M的身體重心所在之正中線上的第3腰椎附近。例如,於加速度感測器1的框體設置有夾子(未圖示),藉由在被試驗者M套上的皮帶的腰背部中央附近挾持該夾子,安裝加速度感測器1。The
加速度感測器1對應「慣性感測器」的一實施例。慣性感測器係可使用角速度感測器或地磁感測器等,來代替加速度感測器。或者,可組合加速度感測器、角速度感測器或地磁感測器等的其他感測器來使用。The
加速度感測器1係MEMS(Micro Electro Mechancal Systems)感測器等的3軸加速度感測器。加速度感測器1係測定被試驗者M的移動中之左右方向、上下方向及前後方向的加速度。在以下的說明中,將左右方向的加速度稱為「左右加速度」,將上下方向的加速度稱為「上下加速度」,將前後方向的加速度稱為「前後加速度」。又,將對被試驗者M來說的左右方向設為X軸,上下方向設為Y軸,前後方向設為Z軸。The
加速度感測器1係將所測定之3軸的加速度,作為測定資料輸出至運動功能評估裝置2。再者,加速度感測器1係只要是可測定被試驗者M的移動中之3軸的加速度的變化的裝置,作為任何裝置亦可。為了可正確測定移動中之3軸的加速度的變化,被試驗者M係在裸足或穿上鞋子的狀態下移動為佳。The
運動功能評估裝置2係具有無線通訊功能的電子機器,除了構成為專用的裝置之外,例如可適用電腦、平板電腦終端、智慧型手機等。運動功能評估裝置2係根據加速度1所輸出的測定資料,取得被試驗者M的移動中之前後加速度、左右加速度及上下加速度。運動功能評估裝置2係依據所取得之前後加速度、左右加速度及上下加速度的時間性變化,評估被試驗者M的運動功能。The motor
(運動功能評估系統的硬體構造)
圖2係概略揭示實施形態之運動功能評估系統100的硬體構造的圖。(Hardware structure of the motor function evaluation system)
FIG. 2 is a diagram schematically showing the hardware structure of the exercise
如圖2所示,加速度感測器1係包含感測器部10、CPU(Central Processing Unit)12、記憶部14、通訊部16、電路基板18、電源20。As shown in FIG. 2, the
感測器部10係3軸加速度感測器,測定被試驗者M的腰部所發生之前後加速度、左右加速度及上下加速度。感測器部10係將表示測定之加速度的電性訊號,輸出至CPU12。The
CPU12係讀入預先記憶的程式,藉由執行程式所包含的命令,控制加速度感測器1的動作。CPU12係藉由處理從感測器部10輸出的電性訊號,根據藉由感測器部10測定的加速度,生成測定資料。The
記憶部14係例如藉由RAM(Random Access Memory)等所構成,記憶用以設定加速度感測器1的各種功能的設定資料,及測定資料等。The
通訊部16係加速度感測器1為了與運動功能評估裝置2進行無線通訊,進行用以透過未圖示的天線等發送接收訊號的調變解調處理等。具體來說,通訊部16係包含調諧器、接收強度計算電路、循環冗餘校驗電路、高頻電路等的通訊模組。通訊部16係進行加速度感測器1所發送接收之無線訊號的調變解調及頻率轉換,將接收訊號賦予CPU12。The
電路基板18係被收容於加速度感測器1的框體內部,搭載構成感測器部10、CPU12、記憶部14及通訊部16個別的電路零件。The
電源20係包含鋰離子電池等的蓄電裝置。藉由使用者等導通未圖示之電源開關時,則開始對於搭載於電路基板18上之複數電路零件的電力供給。The
運動功能評估裝置2係包含通訊部40、CPU42、電路基板44、電源46、顯示部48、操作受理部50。The motor
通訊部40係運動功能評估裝置2為了與包含加速度感測器1的其他無線機器進行通訊,進行用以透過天線等發送接收訊號的調變解調處理等。通訊部40係包含調諧器、接收強度計算電路、循環冗餘校驗電路、高頻電路等的通訊模組。通訊部40係進行運動功能評估裝置2所發送接收之無線訊號的調變解調及頻率轉換,將接收訊號賦予CPU42。The
CPU42係讀入記憶於記憶裝置68(參照圖4)的程式,藉由執行該程式所包含的命令,控制運動功能評估裝置2的動作。程式包含運動功能評估程式。CPU42係藉由執行運動功能評估程式,依據從通訊部40發送的測定資料,評估被試驗者M的運動功能。CPU42進而可依據運動功能的評估結果,判別因應被試驗者M的運動建議。關於CPU42的詳細構造,於後敘述。The
操作受理部50係受理使用者的輸入操作。操作受理部50係因應使用者的操作,將表示操作內容的訊號輸出至CPU42。操作受理部50係作為設置於顯示部48上的觸控面板亦可,作為鍵盤等其他物理操作鍵亦可。The
顯示部48係因應CPU42的控制,顯示畫像、正文、聲音等作用於五感的資料。顯示部48係例如藉由LCD(Liquid Crystal Display)或有機EL(Electro-Luminescence)顯示器所構成。CPU42係藉由運動功能評估程式的執行,可將從通訊部40發送的測定資料、表示運動功能的評估結果的資料、及表示運動建議的資料,顯示於顯示部48。又,CPU42係可將該等資料積存於內部的記憶裝置68。The
(加速度感測器1的功能構造)
圖3係概略揭示實施形態之加速度感測器1的功能構造的圖。如圖3所示,加速度感測器1係包含記憶部22及訊號處理電路24。記憶部22係由RAM等的記憶裝置所構成,記憶程式及測定資料。(Functional structure of acceleration sensor 1)
FIG. 3 is a diagram schematically showing the functional structure of the
訊號處理電路24係控制加速度感測器1的各部。訊號處理電路24係遵照記憶於記憶部22的程式動作,執行包含後述之運動功能評估的各種動作。The
具體來說,訊號處理電路24係包含去除雜訊用的濾波器及A/D(Analog/Digital)轉換器,藉由從感測器部10輸出的電性訊號去除雜訊,生成圖5所示之表示加速度的加速度訊號。又,訊號處理電路24係藉由以所定週期對生成的加速度訊號進行取樣,生成測定資料。Specifically, the
訊號處理電路24之取樣週期設為1ms以上200ms以下為佳。取樣週期比1ms還短時,訊號處理電路24之運算的負擔會增加,並且為了記憶測定資料,需要大容量的記憶部22。又,由於取樣週期比200ms還長時,難以正確捕捉伴隨移動之被試驗者的身體重心之位置的變化。更理想為訊號處理電路24之取樣週期為5ms程度。訊號處理電路24係將生成的測定資料輸出至通訊部16。取樣週期的下限為2ms以上為佳,5ms以上更佳。取樣週期的上限為100ms以下為佳,50ms以下更理想,20ms以下又特別理想。The sampling period of the
通訊部16係包含無線訊號接收部26、無線訊號發送部28、檔案輸出部30。無線訊號接收部26係從運動功能評估裝置2接收操作指示,並將接收的操作指示賦予訊號處理電路24。於操作指示,包含用以指定藉由訊號處理電路24所生成之測定資料的保存目標的指示。The
無線訊號發送部28係將藉由訊號處理電路24所生成的測定資料發送至運動功能評估裝置2。運動功能評估裝置2係接收從無線訊號發送部28發送來的測定資料的話,將測定資料記憶於裝置內部的記憶裝置68(參照圖4)。The wireless
訊號處理電路24係又將生成的測定資料儲存於記憶部14。訊號處理電路24係以因應來自運動功能評估裝置2的操作指示(或者依據預先訂定的設定),選擇加速度感測器1內部的記憶部14及加速度感測器1外部的記憶裝置(運動功能評估裝置2內部的記憶裝置68)的任一方,保存測定資料之方式構成。The
如此一來,使用加速度感測器1進行運動功能評估時,訊號處理電路24可將感測器部10所致之測定資料,透過無線訊號發送部28即時發送至運動功能評估裝置2。所以,運動功能評估裝置2可依據接收的測定資料,即時評估被試驗者M的運動功能。In this way, when the
或者,訊號處理電路24可將測定資料積存於記憶部14。檔案輸出部30可將積存於記憶部14的測定資料發送至外部的記憶媒體3。外部的記憶媒體3係例如可使用USB記憶體及Memory stick(註冊商標)等。Alternatively, the
據此,即使加速度感測器1與運動功能評估裝置2難以進行無線通訊的狀況中,也可利用加速度感測器1將測定資料積存於記憶部14,之後,可藉由經由記憶媒體3讀出積存於記憶部14的測定資料,評估被試驗者M的運動功能。再者,加速度感測器1係以經由USB等之有線的資料傳輸手段讀出測定資料,來代替經由記憶媒體3之方式構成亦可。Accordingly, even in situations where it is difficult for the
(運動功能評估裝置2的功能構造)
圖4係概略揭示實施形態之運動功能評估裝置2的功能構造的圖。(Functional structure of motor function evaluation device 2)
FIG. 4 is a diagram schematically showing the functional structure of the motor
如圖4所示,於運動功能評估裝置2中,通訊部40係包含無線訊號接收部60及無線訊號發送部62。無線訊號接收部60係從加速度感測器1接收測定資料的話,將所接收之測定資料發送至CPU42。As shown in FIG. 4, in the exercise
CPU42係包含控制部64及記憶裝置68。記憶裝置68係例如包含ROM(Read Only Memory)及RAM。ROM係記憶用以控制運動功能評估裝置2的程式。該程式係包含運動功能評估程式。RAM係記憶用以設定運動功能評估裝置2之各種功能的資料、測定資料、表示運動功能之評估結果的資料、及表示運動建議的資料等。The
控制部64係由處理器所構成。控制部64係遵照記憶於記憶裝置68的程式動作,來控制運動功能評估裝置2的動作。控制部64係藉由遵照運動功能評估程式動作,發揮作為評估部70及判別部72的功能。The
評估部70係依據藉由無線訊號接收部60取得的測定資料,評估被試驗者M的運動功能。或者,評估部70係依據從記憶媒體3讀出的測定資料,評估被試驗者M的運動功能。The
評估部70係依據測定資料,計算出表示被試驗者M之運動功能的指標。評估部70係將計算出的指標,例如理想值設為10分(滿分)來分數化。如此一來,藉由將指標分數化,定量評估被試驗者M的運動功能。藉此,使用者可定量掌握運動功能劣化何種程度。The
判別部72係取得來自評估部70的評估結果,並且從操作受理部50,受理藉由使用者所輸入的外部資料。於外部資料,包含識別被試驗者M的資訊即被試驗者識別資訊,及資料閾值目錄。被試驗者識別資訊包含被試驗者M的姓名、性別、年齡、身高、體重等的資訊。資料閾值目錄係判別運動建議時所用之閾值的資料。判別部72係藉由參照資料閾值目錄,依據被試驗者M之運動功能的評估結果,判別因應被試驗者M的運動建議。The
控制部64係將測定資料、評估部70所致之評估結果、及表示判別部72所致之運動建議的資料,顯示於顯示部48。又,控制部64係可將該等資料記憶於記憶裝置68。The
(運動功能評估系統的動作)
接著,針對本實施形態的運動功能評估系統100的動作進行說明。(Motion Function Evaluation System Action)
Next, the operation of the motor
在本實施形態中,作為被試驗者M的運動功能的評估方法之一,採用計時起走測試。圖5係用以說明計時起走測試之概要的圖。在計時起走測試中,如圖5所示,在從椅子離開一定距離的地點設置記號。記號使用例如高度20cm程度的迷你交通錐。從椅子到記號為止的距離,一般訂定為3m。In this embodiment, as one of the methods for evaluating the motor function of the subject M, a timed start-up test is used. Figure 5 is a diagram for explaining the outline of the timing start-up test. In the timing start-up test, as shown in Figure 5, a mark is set at a certain distance from the chair. Use a mini traffic cone with a height of about 20 cm, for example. The distance from the chair to the mark is generally set at 3m.
最初,被試驗者M在坐在椅子上的狀態下待機。此時,被試驗者M係對齊兩腳的前端,且腳開成肩寬程度,並且將兩手放在大腿部的前面的姿勢。Initially, the subject M waited while sitting on a chair. At this time, the subject M is in a posture of aligning the front ends of both feet, opening the feet to the width of the shoulders, and placing both hands in front of the thighs.
在該狀態下,從測定者接受開始的指示時,被試驗者M係從椅子起立,朝離3m的記號步行。接下來,被試驗者M係繞過記號轉換方向,再次坐下椅子。於該一連串的動作中,測定者係計測被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止的經過時間。In this state, when the measurement person receives the start instruction, the subject M stands up from the chair and walks toward the
在計時起走測試中,需要起立、步行、改變身體的方向、取得平衡等的動作能力,故可評估下肢肌力、平衡能力、步行能力、跌倒風險等複合的動作能力。由於該等動作能力與日常生活功能的關聯性高,計時起走測試係廣泛利用於高齡者的運動功能評估。In the timing start-up test, the ability to stand up, walk, change the direction of the body, and achieve balance is required. Therefore, the combined movement ability of lower limb muscle strength, balance ability, walking ability, and fall risk can be evaluated. Due to the high correlation between these motor abilities and daily life functions, the timed take-off test is widely used to evaluate the motor function of the elderly.
然而,於醫療設施或看護設施等的現場中,通常,計時起走測試係測定者使用計時器,以目視來計測被試驗者起立到坐下為止的經過時間來進行。因此,即使是相同被試驗者的經過時間,也有因為測定者而計測值發生偏差的狀況。此種狀況中,難以確保計測值的精度,故擔心導致運動功能評估的信賴性降低。However, in the field of medical facilities, nursing facilities, etc., usually, the time-to-go test is performed by the measurer using a timer to visually measure the elapsed time until the subject stands up to sit down. Therefore, even if it is the elapsed time of the same subject, the measured value may vary due to the measurer. In such a situation, it is difficult to ensure the accuracy of the measured value, so there is a concern that the reliability of the motor function evaluation will decrease.
在本實施形態的運動功能評估系統100中,運動功能評估裝置2係以依據從安裝於被試驗者M的加速度感測器1接收的測定資料,評估被試驗者的運動功能之方式構成。具體來說,運動功能評估裝置2係依據計時起走測試中之加速度感測器1的測定資料,檢測出被試驗者M從椅子起立的時刻(離座時刻),與被試驗者M坐下椅子的時刻(坐下時刻)。然後,運動功能評估裝置2係使用所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出離座時刻到坐下時刻為止的經過時間。如此,運動功能評估裝置2可使用加速度感測器1的測定資料,自動的計測計時起走測試之經過時間。In the motor
以下,針對本實施形態的運動功能評估系統100之計時起走測試的測定步驟詳細說明。Hereinafter, the measurement procedure of the timing start-up test of the motor
最初使用圖6,說明使用本實施形態之加速度感測器1,於計時起走測試中測定被試驗者M的腰部所產生的加速度的狀況之測定步驟。First, using FIG. 6, the measurement procedure for measuring the acceleration generated by the waist of the subject M in the timekeeping start-up test using the
如圖6(1)所示,最初在讓被試驗者M坐在椅子上的狀態下,執行加速度感測器1的零點校正。此時,從測定者對於被試驗者M,出聲請被試驗者M靜止。As shown in FIG. 6(1), initially, the zero point correction of the
在將加速度感測器1安裝於被試驗者M的腰部的狀態下,使加速度感測器1及運動功能評估裝置2的各電源開關成為ON,藉此,讓加速度感測器1及運動功能評估裝置2啟動。In the state where the
運動功能評估裝置2係藉由操作受理部50受理表示開始評估之指示的輸入操作時,透過通訊部40,對加速度感測器1指示測定開始。加速度感測器1係將被試驗者M靜止狀態時之感測器部10的測定值,校正為前後加速度、左右加速度及上下加速度的零點。藉此,可高精度測定被試驗者M的移動時之前後加速度、左右加速度及上下加速度。When the motor
具體來說,於加速度感測器1中,訊號處理電路24係依據感測器部10的輸出訊號,判定被試驗者M是否為靜止狀態。在前後加速度、左右加速度及上下加速度個別無法觀察到顯著變化時(例如各加速度的變動幅度未滿閾值時),訊號處理電路24則判定被試驗者M為靜止狀態。判定被試驗者M為靜止狀態,訊號處理電路24係將此時的感測器部10的測定值,校正為左右加速度、上下加速度及前後加速度的零點。Specifically, in the
零點校正完成時,感測器部10係開始被試驗者M的腰部所發生之前後加速度、左右加速度及上下加速度的測定。訊號處理電路24係將感測器部10所輸出的加速度訊號轉換成測定資料。測定資料係保存於加速度感測器1的記憶部14或運動功能評估裝置2的記憶裝置68之任一。測定資料的保存目標是運動功能評估裝置2的記憶裝置68時,訊號處理電路24係透過通訊部16(無線訊號發送部28),將測定資料發送至運動功能評估裝置2。When the zero point correction is completed, the
運動功能評估裝置2係透過通訊部40從加速度感測器1接收測定資料時,將測定資料記錄於記憶裝置68。記憶裝置68之測定資料的記錄係藉由控制部64控制。The motor
具體來說,控制部64係依據包含於測定資料之前後加速度的時間波形,判定被試驗者M是否為靜止狀態。控制部64係針對前後加速度的時間波形,對應各所定時間窗,計算出作為表示測定資料之偏差的指標的標準差。例如,將取樣週期設為5ms,時間窗設為1s時,控制部64係計算出合計200點之前後加速度的標準差。標準差係使用公知計算式計算即可,例如,對各取樣點的前後加速度,與所有取樣點的前後加速度之平均值的差,進行平方平均之後,計算出其正的平方根即可。亦即,控制部64係針對前後加速度的時間波形的資料,作為標準差計算出偏差的大小。Specifically, the
控制部64係藉由一邊對應每1次取樣來錯開時間窗一邊計算出標準差,生成標準差的時間波形。再者,標準差的時間波形的生成係被試驗者M進行圖5所示之一連串的動作後再次坐上椅子成為靜止的狀態為止持續進行。The
控制部64係比較前後加速度的標準差,與作為第1閾值所預先設定的基準標準差。基準標準差例如設定為1[m/s2
]。前後加速度的標準差成為基準標準差(1[m/s2
])以下的狀態持續所定時間(例如兩秒鐘)時,控制部64則判定被試驗者M為靜止狀態。被試驗者M被判定為靜止狀態時,控制部64係開始記憶裝置68之測定資料的記錄。The
加速度感測器1的零點校正完成,且利用運動功能評估裝置2開始測定資料的記錄時,則前進至圖6(2),進行計時起走測試。藉由從測定者對被試驗者M送出開始的指示,使被試驗者M進行圖5所示之一連串的動作。被試驗者M開始動作時加速度感測器1(感測器部10)係測定動作中之被試驗者M的腰部所發生之上下加速度、左右加速度及前後加速度。When the zero-point correction of the
被試驗者M再次坐下椅子時,則前進至圖6(3),測定者對於被試驗者M出聲使其在坐在椅子的狀態下靜止。運動功能評估裝置2係依據加速度感測器1的測定資料,判定被試驗者M是否為靜止狀態。被試驗者M被判定為靜止狀態時,運動功能評估裝置2係結束記憶裝置68之測定資料的記錄。When the subject M sits down on the chair again, it proceeds to FIG. 6(3), and the measurer makes a sound to the subject M so that the subject M is still sitting on the chair. The motor
具體來說,於運動功能評估裝置2中,控制部64係參照圖6(1)中所說明之前後加速度的標準差的時間波形,比較前後加速度的標準差,與作為第2閾值所預先設定的基準標準差。再者,在本實施形態中,將第1閾值與第2閾值設定為相同值,設定為不同值亦可。前後加速度的標準差成為基準標準差(例如1[m/s2
])以下的狀態持續所定時間(例如兩秒鐘)時,控制部64則判定被試驗者M為靜止狀態。被試驗者M被判定為靜止狀態時,控制部64係結束記憶裝置68之測定資料的記錄。Specifically, in the motor
圖7係揭示藉由執行圖6所示的測定步驟所取得之測定資料的一例的圖。於圖7,揭示藉由加速度感測器1所測定之前後加速度的時間波形之一例。圖7所示之時間波形的起點係對應運動功能評估裝置2的記憶裝置68開始測定資料的記錄的時間點,時間波形的終點係對應記憶裝置68結束測定資料的記錄的時間點。FIG. 7 is a diagram showing an example of measurement data obtained by executing the measurement step shown in FIG. 6. In FIG. 7, an example of the time waveform of the front and back acceleration measured by the
如圖7所示,前後加速度的時間波形係具有前後加速度在0[m/s2 ]附近穩定的兩個區間,與以前後被該兩個區間包夾之方式前後加速度變動的區間。該前後加速度變動的區間係反映被試驗者M進行計時起走測試之一連串的動作(參照圖5)的時間。另一方面,前後加速度在0[m/s2 ]附近穩定的兩個區間,係反映於一連串的動作前後,被試驗者M坐在椅子的狀態下靜止的時間。As shown in Fig. 7, the time waveform of the front-rear acceleration has two sections where the front-rear acceleration is stable around 0 [m/s 2 ], and the section where the front and back acceleration fluctuates in a way that the front and back are surrounded by the two sections. The interval of this front-to-back acceleration variation reflects the time during which the subject M performs a series of actions (see FIG. 5) of the timed start-up test. On the other hand, the two intervals in which the front-back acceleration is stable around 0 [m/s 2 ] are reflected in the time before and after a series of motions when the subject M is sitting in a chair and rests.
再者,雖省略圖示,於左右加速度的時間波形及上下加速度的時間波形中,也出現與前後加速度的時間波形同樣的傾向。In addition, although illustration is omitted, the time waveform of the left and right acceleration and the time waveform of the vertical acceleration also have the same tendency as the time waveform of the front and rear acceleration.
所以,藉由分析以加速度感測器1測定之加速度的時間波形,可特定計時起走測試中被試驗者M之一連串的動作的流程。據此,如以下所說明般,可檢測出被試驗者M從椅子起立的離座時刻,及被試驗者M坐下前述椅子的坐下時刻。Therefore, by analyzing the time waveform of the acceleration measured by the
接著,使用圖8,針對使用加速度的時間波形之離座時刻及坐下時刻的檢測方法進行說明。在本實施形態中,針對使用前後加速度的時間波形,檢測出離座時刻及坐下時刻的方法進行說明。再者,即使使用左右加速度或上下加速度的時間波形,也可藉由相同的方法,檢測出離座時刻及坐下時刻。Next, using FIG. 8, the method of detecting the departure time and the sitting time using the time waveform of acceleration will be described. In this embodiment, a method of detecting the time of departure and the time of sitting down using the time waveform of the front and back acceleration will be described. Furthermore, even if time waveforms of left and right acceleration or up and down acceleration are used, the same method can be used to detect the time of departure and the time of sitting.
於圖8(A),揭示藉由加速度感測器1所測定之前後加速度的時間波形之一例。於圖8(B),揭示以圖8(A)的前後加速度的時間波形為基準所生成之前後加速度的標準差的時間波形。該前後加速度的標準差的時間波形係如圖6所說明般,藉由一邊對應每1次取樣來錯開時間窗一邊計算出前後加速度的標準差所生成者。In FIG. 8(A), an example of the time waveform of the front and back acceleration measured by the
在此,前後加速度的標準差的時間波形係表示前後加速度的偏差之大小的時間變化。被試驗者M從坐在椅子靜止的狀態起立時,及被試驗者M成為坐下椅子靜止的狀態時,被試驗者M的姿勢會在前後方向大幅變化。因此,於前後加速度的標準差中也出現大幅變化。因此,於運動功能評估裝置2中,藉由捕捉前後加速度的標準差的時間波形所出現之明顯的變化,檢測出離座時刻及坐下時刻。Here, the time waveform of the standard deviation of the front-rear acceleration represents the time change of the magnitude of the deviation of the front-rear acceleration. When the subject M stands up from the state of sitting on the chair, and when the subject M becomes the state of sitting on the chair, the posture of the subject M changes significantly in the front and rear directions. Therefore, there is a large change in the standard deviation of the front and back acceleration. Therefore, in the motor
具體來說,最初控制部64係於前後加速度的標準差的時間波形中,選擇標準差的平均值mSD成為基準標準差以下的區間。如圖8(B)所示,控制部64係設定所定時間寬度TR,計算出該時間寬度TR所包含之複數標準差的平均值mSD。例如,將取樣週期設為5ms,時間寬度TR設為1s時,時間寬度TR大約包含200點的標準差。平均值mSD可藉由將複數標準差的合計值除以標準差的總數來計算出。Specifically, first, the
控制部64係一邊從標準差的時間波形的起點,將時間寬度TR每次錯開所定量,一邊針對各時間寬度TR計算出標準差的平均值mSD。然後,控制部64係比較所計算出之平均值mSD與基準標準差(例如1[m/s2
]),選擇平均值mSD成為基準標準差以下的區間。The
接著,控制部64係使用所選擇的區間之標準差的平均值mSD,設定用以捕捉標準差的明顯變化的閾值。具體來說,控制部64係將平均值mSD乘以係數k(k≧1)之值設定為閾值。亦即,閾值係設定為平均值mSD或大於平均值mSD之值。再者,係數k係考慮坐下、靜止後的搖晃所致之錯誤動作,可設定為理想值。係數k係1≦k≦10為佳。係數k設為未滿1時,有將搖晃錯誤判定為起立動作之虞。另一方面,將係數k設為大於10時,則有漏偵測起立動作之虞。Next, the
控制部64係作為離座時刻,檢測出前後加速度的標準差的時間波形中,標準差最初超過閾值的時刻(相當於圖中的時刻T1)。又,控制部64係作為坐下時刻,檢測出標準差最後超過閾值的時刻(相當於圖中的時刻T2)。The
被試驗者M從坐在椅子靜止的狀態起立時,通常最初被試驗者M的上半身會前傾,在起立的過程中進行上半身回到後方的動作。此時,前後加速度會從0[m/s2 ]附近大幅變化,故可將前後加速度的標準差超過閾值的最初時序界定為離座時刻。When the subject M stands up from a static state sitting on a chair, usually the subject M's upper body will initially lean forward, and in the process of standing up, the upper body will return to the back. At this time, the front and rear acceleration will vary significantly from around 0 [m/s 2 ], so the initial time sequence when the standard deviation of the front and rear acceleration exceeds the threshold can be defined as the departure time.
又,被試驗者M坐下椅子靜止時,通常進行最初被試驗者M的上半身往後方移動,被試驗者M的臀部坐下椅子的座面時回到前方之後靜止的動作。此時,前後加速度在大幅變化之後收斂於0[m/s2 ],故可將前後加速度的標準差超過閾值的最後時序界定為坐下時刻。When the subject M sits on the chair and is still, usually, the upper body of the subject M moves backward first, and when the buttocks of the subject M sit on the seat surface of the chair, they return to the front and then stand still. At this time, the front and rear acceleration converges to 0 [m/s 2 ] after a large change, so the last time sequence when the standard deviation of the front and rear acceleration exceeds the threshold can be defined as the sitting time.
檢測出離座時刻T1及坐下時刻T2時,控制部64係藉由從坐下時刻T2減去離座時刻T1,計算出被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止所花費的經過時間。When the departure time T1 and the sitting time T2 are detected, the
圖9係用以說明藉由實施形態的運動功能評估系統100所執行之運動功能評估的流程圖。運動功能評估裝置2係藉由執行運動功能評估程式,與加速度感測器1進行無線通訊,執行圖9所示的處理。圖9所示之流程圖的處理例如以一定週期執行。FIG. 9 is a flowchart for explaining the motor function evaluation performed by the motor
參照圖2~圖4及圖9,於加速度感測器1中,藉由步驟S01,在安裝於被試驗者M的腰部的狀態下投入電源20以啟動加速度感測器1時,於步驟S02中,訊號處理電路24係依據感測器部10的輸出訊號,判定被試驗者M是否為靜止狀態。具體來說,在前後加速度、左右加速度及上下加速度個別無法觀察到顯著變化時(例如各加速度的變動幅度未滿閾值時),訊號處理電路24則判定被試驗者M為靜止狀態。Referring to FIGS. 2 to 4 and 9, in the
判定被試驗者M為靜止狀態時(S02的YES判定時),訊號處理電路24係將前進至步驟S03,將被試驗者M為靜止狀態時的感測器部10的測定值,校正為左右加速度、上下加速度及前後加速度的零點。零點校正完成時,在步驟S04中,感測器部10係開始被試驗者M的腰部所發生之前後加速度、左右加速度及上下加速度的測定。訊號處理電路24係將感測器部10所輸出的加速度訊號轉換成測定資料。另一方面,被試驗者M不是靜止狀態時(S02的NO判定),亦即被試驗者M正在移動時,則結束處理。When it is determined that the subject M is in a static state (when the S02 is YES), the
於步驟S05中,訊號處理電路24係依據感測器部10的輸出訊號,判定被試驗者M是否已開始動作。在前後加速度、左右加速度及上下加速度的至少之一觀察到變化時(例如至少之一個加速度的變動幅度大於閾值時),訊號處理電路24則判定被試驗者M開始動作。In step S05, the
被試驗者M開始動作時(S05的YES判定時),於步驟S06中,感測器部10係測定動作中之被試驗者M的腰部所發生之上下加速度、左右加速度及前後加速度。訊號處理電路24係將感測器部10所輸出的加速度訊號轉換成測定資料。另一方面,被試驗者M未開始移動時(S05的NO判定時),則結束處理。When the subject M starts to move (at the time of YES determination in S05), in step S06, the
訊號處理電路24係於步驟S07中,作為測定資料的保存目標,判定運動功能評估裝置2的記憶裝置68及加速度感測器1的記憶部14中哪個被指定。在測定資料的保存目標是記憶裝置68時,訊號處理電路24係前進至步驟S08,透過通訊部16(無線訊號發送部28),將測定資料發送至運動功能評估裝置2。In step S07, the
另一方面,在測定資料的保存目標是記憶部14時,訊號處理電路24係前進至步驟S09,將測定資料記憶於記憶部14。On the other hand, when the storage destination of the measurement data is the
於運動功能評估裝置2中,步驟S11中投入電源46啟動時,於步驟S12中,控制部64係判定是否已藉由操作受理部50受理表示測定開始之指示的輸入操作。受理表示測定開始之指示的輸入操作時(S12的YES判定時),前進至步驟S13,通訊部40係接收加速度感測器1的測定資料。所接收的測定資料被送至控制部64。In the motor
於步驟S14中,通訊部40係進而接收外部資料。於外部資料,包含識別被試驗者M的資訊即被試驗者識別資訊,及資料閾值目錄。被試驗者識別資訊包含被試驗者M的姓名、性別、年齡、身高、體重等的資訊。資料閾值目錄係使用於因應運動功能的評估結果,判別因應被試驗者M的運動建議時。In step S14, the
於步驟S15中,控制部64係將從加速度感測器1發送的測定資料及外部資料記錄於記憶裝置68。在步驟S15中,控制部64係依據包含於測定資料之前後加速度的時間波形,生成前後加速度的標準差的時間波形。前後加速度的標準差成為基準標準差以下的狀態持續一定時間時,控制部64係判定被試驗者M為靜止狀態時,並開始記憶裝置68之測定資料的記錄。控制部64係進而在前後加速度的標準差出現變動之後,其變動減少,前後加速度的標準差成為基準標準差以下的狀態持續一定時間時,判定被試驗者M為靜止狀態,並結束記憶裝置68之測定資料的記錄。In step S15, the
於步驟S16中,控制部64係依據記錄於記憶裝置68的測定資料,評估被試驗者M的運動功能。在步驟S16中,控制部64係使用前後加速度及其標準差的時間波形,計測被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止的經過時間。In step S16, the
於步驟S17中,控制部64係將經過時間的計算結果顯示於顯示部48。再者,步驟S16之評估結果係透過顯示部48通知給使用者,並且與被試驗者M的測定資料建立關聯,記憶於運動功能評估裝置2的記憶裝置68。In step S17, the
圖10係用以說明圖9的步驟S16所示之運動功能的評估之處理步驟的流程圖。FIG. 10 is a flowchart for explaining the processing steps of the motor function evaluation shown in step S16 in FIG. 9.
如圖10所示,於步驟S161中,控制部64係根據前後加速度的時間波形,生成前後加速度的標準差的時間波形。在步驟S161中,控制部64係藉由一邊將前後加速度的時間波形對應每1次取樣來錯開時間窗一邊計算出標準差,生成標準差的時間波形。As shown in FIG. 10, in step S161, the
在步驟S162中,控制部64係根據步驟S161中生成之標準差的時間波形,計算出標準差的平均值mSD。控制部64係一邊從標準差的時間波形的起點,將時間寬度TR每次錯開所定量,一邊針對各時間寬度TR計算出標準差的平均值mSD。In step S162, the
接著在步驟S163中,控制部64係選擇標準差的時間波形中標準差的平均值mSD成為基準標準差以下的區間。進而在步驟S164中,控制部64係將所選擇的區間之平均值mSD乘以係數k(k>1)之值設定為閾值。Next, in step S163, the
於步驟S165中,控制部64係作為離座時刻,檢測出前後加速度的標準差的時間波形中,標準差最初超過閾值的時刻。又,藉由步驟S166,控制部64係作為坐下時刻,檢測出前後加速度的標準差的時間波形中,標準差最後超過閾值的時刻。In step S165, the
最後,藉由步驟S167,控制部64係使用步驟S165及S166中所檢測出的離座時刻及坐下時刻,計算出被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止所耗費的經過時間。Finally, in step S167, the
如以上所說明般,依據本實施形態的運動功能評估系統100,運動功能評估裝置2可依據安裝於被試驗者M的身體之慣性感測器(例如加速度感測器1)的測定資料,自動地計測計時起走測試中被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止所耗費的經過時間。據此,相較於測定者使用計時器,以目視計測經過時間之先前的運動功能評估,可提升計測值的精度,並且可減低計測值的不均。As described above, according to the motor
圖11係揭示藉由分析錄影被試驗者進行計時起走測試之樣子的畫像資料所檢測出之離座時刻,相對於藉由本實施形態的運動功能評估裝置2所檢測出之離座時刻的偏差的圖表。Fig. 11 shows the deviation of the departure time detected by analyzing and recording the image data of the subject’s timed start-up test with respect to the departure time detected by the motor
圖11的圖表係以大約100人的被試驗者作為對象,針對各被試驗者,計算出分析畫像資料所檢測出之離座時刻,相對於藉由運動功能評估裝置2所檢測出之離座時刻的偏差,並針對離座時刻的偏差的各大小,計算出其發生比例者。圖11的圖表的橫軸表示離座時刻的偏差的大小,圖11的縱軸表示所有被試驗者之發生各偏差的被試驗者之數量的比例。The graph in Figure 11 is based on approximately 100 subjects. For each subject, the departure time detected by analyzing the image data is calculated relative to the departure time detected by the motor
依據圖11的圖表,離座時刻的偏差的大小為0秒時發生比例最高。據此,可知藉由運動功能評估裝置2所檢測出的離座時刻具有高精度。又,由於離座時刻的偏差的大小為0秒及0.1秒,佔整體的90%的發生比例,可知藉由運動功能評估裝置2所檢測出之離座時刻係不均較小。亦即,依據運動功能評估裝置2,可高精度且穩定地檢測出離座時刻。According to the chart in Fig. 11, the maximum occurrence rate is when the deviation of the departure time is 0 seconds. From this, it can be understood that the departure time detected by the motor
再者,也針對先前的目視所致之運動功能評估所檢測出的離座時刻,進行與圖11相同的檢證時,可確認從畫像資料所檢測出之離座時刻,相對於以目視檢測出之離座時刻的偏差的大小,係在0秒至0.1秒為止的廣範圍中不規則分布。In addition, when the same check as in Fig. 11 is performed for the departure time detected by the motor function evaluation by the previous visual inspection, the departure time detected from the image data can be confirmed as opposed to the visual inspection The magnitude of the deviation of the departure time is irregularly distributed in a wide range from 0 second to 0.1 second.
如此,本實施形態的運動功能評估系統及運動功能評估方法,係相較於先前的運動功能評估,可減低計測值的偏差及不均,故可確保計時起走測試之計測值的精度。結果,可提升運動功能評估的信賴性。In this way, the motor function evaluation system and the motor function evaluation method of the present embodiment can reduce the deviation and unevenness of the measured value compared with the previous motor function evaluation, so the accuracy of the measured value of the timed take-off test can be ensured. As a result, the reliability of motor function evaluation can be improved.
<其他評估>
於上述之實施形態中,已針對於計時起走測試中,自動地計測被試驗者M從椅子起立後再次坐下椅子為止的經過時間的方法進行說明,但是,藉由使用加速度感測器1的測定資料,可定量評估更多項目。<Other evaluation>
In the above-mentioned embodiment, the method of automatically measuring the elapsed time until the subject M gets up from the chair and then sits down in the chair again has been described in the timekeeping start-up test. However, by using the
例如圖12(B)所示,可將被試驗者M之一連串的動作,分解成從椅子的「起立」,從椅子到記號為止的步行即「去路步行」、繞過記號轉換方向的「轉回」、從記號到椅子為止的步行即「歸路步行」及用以坐下椅子的「坐下」之5個動作。然後,藉由個別分析對應各動作的前後加速度、上下加速度及左右加速度的時間波形,可更詳細評估被試驗者M的運動功能。For example, as shown in Figure 12(B), a series of actions of the subject M can be decomposed into "standing up" from the chair, walking from the chair to the mark, that is, "walking on the road", and "turning around" to change the direction of the sign. The five actions are "go back", the walk from the mark to the chair, the "walk back home", and the "sit down" to sit down on the chair. Then, by separately analyzing the time waveforms of the front and back acceleration, the vertical acceleration, and the left and right acceleration corresponding to each action, the exercise function of the subject M can be evaluated in more detail.
具體來說,於運動功能評估裝置2中,控制部64係使用圖12(A)中所示之前後加速度的標準差的時間波形,將從離座時刻到坐下時刻為止的經過時間之前後加速度的時間波形,分解成分別對應前述5個動作的5個區間。Specifically, in the exercise
更具體來說,控制部64係檢測出於前後加速度的標準差的時間波形中,出現具有所定值SD0以上之大小的峰值的時序。如圖12(B)所示,於從離座時刻到坐下時刻為止之標準差的時間波形,存在峰值規則性出現的時間,與時間幾乎不會出現的時間。其中,峰值規則性出現的時間,可判斷為對應被試驗者M正在步行的時間。More specifically, the
據此,離座時間之後,最初峰值規則性出現的時間,係可判斷對應去路步行,接著峰值規則性出現的時間可判斷對應歸路步行。進而,從離座時刻到去路步行為止的時間可判斷為對應起立,從去路步行到歸路步行為止的時間可判斷為對性轉回,從歸路步行到坐下時刻為止的時間可判斷為對應坐下。Based on this, after the departure time, the first peak regularity can be judged to correspond to the forward walk, and then the peak regularity can be judged to correspond to the return walk. Furthermore, the time from the moment of leaving the seat to the time of walking on the way out can be judged as corresponding standing, the time from walking on the way to the way home can be judged as turning back, and the time from walking on the way home to the moment of sitting down can be judged as Sit down correspondingly.
如此,藉由得知進行各動作的時間,可將前後加速度、左右加速度及上下加速度的各時間波形,分割成對應各動作的區間。然後,藉由分析所分割之區間的加速度的時間波形,可針對在其區間中求出的動作能力定量評估。In this way, by knowing the time of each action, the time waveforms of the front and back acceleration, the left and right acceleration, and the up and down acceleration can be divided into sections corresponding to the actions. Then, by analyzing the time waveform of the acceleration in the divided interval, the movement ability obtained in the interval can be quantitatively evaluated.
例如,依據對應去路步行及歸路步行之加速度的時間波形,可評估表示被試驗者M的步行中之身體的搖晃的「搖動」。具體來說,於運動功能評估裝置2中,控制部64係藉由計算出對應去路步行之前後加速度、左右加速度及上下加速度的個別之二次方的和的平方根,可計算出表示去路步行之搖動的指標。同樣地,控制部64係藉由計算出對應歸路步行之前後加速度、左右加速度及上下加速度的個別之二次方的和的平方根,可計算出表示歸路步行之搖動的指標。For example, based on the time waveforms of the accelerations corresponding to the walking on the way and the walking on the way back, the "shake" representing the body shaking of the subject M during walking can be evaluated. Specifically, in the motor
又,依據對應去路步行及歸路步行之加速度的時間波形,可評估表示被試驗者M的步行中的「穩定性」。具體來說,於運動功能評估裝置2中,控制部64係計算出對應去路步行之前後加速度、左右加速度及上下加速度的個別之自相關函數,可依據各自相關函數中以原點(延遲時間τ=0)作為起點而周期性出現的尖峰中第1個尖峰之值,計算出表示前後方向、左右方向及上下方向的穩定性的指標。Furthermore, based on the time waveforms of the accelerations corresponding to the walking on the way forward and walking on the way home, it is possible to evaluate the "stability" indicating the subject M's walking. Specifically, in the motor
又,控制部64可計算出表示起立、去路方向、轉回、歸路方向、及坐下的各種動作所需時間的指標。In addition, the
控制部64係利用將計算出的各指標,以理想值作為滿分來分數化,即可定量評估各指標所表示的動作能力。藉此,使用者可掌握被試驗者M於複合動作能力中哪個動作能力不佳。The
<運動功能評估系統的構造例>
上述之實施形態的運動功能評估系統100係不依存於專用的系統,也可使用一般的電腦系統來實現。例如,將用以執行上述之運動功能評估處理的程式(運動功能評估程式)儲存於電腦可讀取的記錄媒體並分發,將該程式安裝於電腦,藉由執行運動功能評估處理來構成運動功能評估系統100亦可。或者,於網際網路等之網路上的伺服器裝置儲存該程式,可下載到電腦亦可。<Structure example of motor function evaluation system>
The motor
本次所揭示的實施形態全部為例示,並不是有所限制者。本發明的範圍係不限前述的實施形態,藉由申請專利範圍所揭示,包含與申請專利範圍均等的意圖及範圍內之所有變更。The embodiments disclosed this time are all examples and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the foregoing embodiments, and is disclosed by the scope of the patent application, including all changes within the scope and intent equal to the scope of the patent application.
1:加速度感測器 2:運動功能評估裝置 3:記憶媒體 4:通訊裝置 6:網路 8:伺服器 10:感測器部 12:CPU 14:記憶部 16:通訊部 18:電路基板 20:電源 22:記憶部 24:訊號處理電路 26:無線訊號接收部 28:無線訊號發送部 30:檔案輸出部 40:通訊部 42:CPU 44:電路基板 46:電源 48:顯示部 50:操作受理部 60:無線訊號接收部 62:無線訊號發送部 64:控制部 68:記憶裝置 70:評估部 72:判別部 90:伺服器 100:運動功能評估系統 M:被試驗者1: acceleration sensor 2: Motor function evaluation device 3: memory media 4: Communication device 6: Internet 8: server 10: Sensor section 12: CPU 14: Memory Department 16: Ministry of Communications 18: Circuit board 20: Power 22: Memory Department 24: signal processing circuit 26: Wireless signal receiving part 28: Wireless signal transmission department 30: File output department 40: Ministry of Communications 42: CPU 44: Circuit board 46: Power 48: Display 50: Operation Acceptance Department 60: Wireless signal receiving part 62: Wireless Signal Transmission Department 64: Control Department 68: memory device 70: Evaluation Department 72: Discrimination Department 90: server 100: Motor Function Evaluation System M: Subject
[圖1]圖1係概略揭示實施形態之運動功能評估系統的構造的圖。 [圖2]圖2係概略揭示實施形態之運動功能評估系統的硬體構造的圖。 [圖3]圖3係概略揭示實施形態之加速度感測器的功能構造的圖。 [圖4]圖4係概略揭示實施形態之運動功能評估裝置的功能構造的圖。 [圖5]用以說明計時起走測試之概要的圖。 [圖6]圖6係用以說明實施形態的運動功能評估系統之計時起走測試的測定步驟的圖。 [圖7]圖7係揭示藉由執行圖6所示的測定步驟所取得之測定資料的一例的圖。 [圖8]圖8係用以說明使用加速度的時間波形之離座時刻及坐下時刻的檢測方法的圖。 [圖9]圖9係用以說明藉由實施形態的運動功能評估系統所執行之運動功能評估的流程圖。 [圖10]圖10係用以說明圖9的步驟S16所示之運動功能的評估之處理步驟的流程圖。 [圖11]圖11係用以說明實施形態的運動功能評估系統之評估結果的圖。 [圖12]圖12係用以說明實施形態的運動功能評估系統所致之其他評估項目的圖。[Fig. 1] Fig. 1 is a diagram schematically showing the structure of the motor function evaluation system of the embodiment. [Fig. 2] Fig. 2 is a diagram schematically showing the hardware structure of the motor function evaluation system of the embodiment. [Fig. 3] Fig. 3 is a diagram schematically showing the functional structure of the acceleration sensor of the embodiment. [Fig. 4] Fig. 4 is a diagram schematically showing the functional structure of the motor function evaluation device of the embodiment. [Figure 5] A diagram to illustrate the outline of the timing start-up test. [Fig. 6] Fig. 6 is a diagram for explaining the measurement procedure of the timing start-up test of the motor function evaluation system of the embodiment. [Fig. 7] Fig. 7 is a diagram showing an example of measurement data obtained by executing the measurement step shown in Fig. 6. [Fig. 8] Fig. 8 is a diagram for explaining the detection method of the time of departure and the time of sitting using the time waveform of acceleration. [FIG. 9] FIG. 9 is a flowchart for explaining the motor function evaluation performed by the motor function evaluation system of the embodiment. [Fig. 10] Fig. 10 is a flowchart for explaining the processing steps of the motor function evaluation shown in step S16 of Fig. 9. [Fig. 11] Fig. 11 is a diagram for explaining the evaluation result of the motor function evaluation system of the embodiment. [Fig. 12] Fig. 12 is a diagram for explaining other evaluation items by the motor function evaluation system of the embodiment.
1:加速度感測器 1: acceleration sensor
2:運動功能評估裝置 2: Motor function evaluation device
100:運動功能評估系統 100: Motor Function Evaluation System
M:被試驗者 M: Subject
Claims (8)
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