JP4021137B2 - 身体動作センシング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体が行った運動を検出し、その情報を観測者に提供することができる身体動作センシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用者の身体に取付け、身体の運動をセンサで検出してそのデータで使用者の運動状況を判断し、健康管理等の目的に利用する発明の提案は数多い。例えば、（１）特開平１０−２９５６５１号に開示された技術において、利用者が身につけた（腰などに）加速度計を持つ携帯端末は、入力しておいた個人データと自動計測した運動量を外部のセンタコンピュータに電話送信し分析して健康診断させ、その結果を受信し表示する。
【０００３】
（２）特開２０００−４１９５３号に開示された技術においては、行動データ収集装置（利用者身体側）の体動センサが検出した体動を１次加工し、それを受信した行動データ出力装置（外部パソコン側）は個人情報を用いて２次加工したデータを出力する。生体情報収集機器側での個人情報入力や大量の２次加工情報の蓄積を不要とし、操作性やメモリ容量の削減を図る。
（３）特開２０００−４１９５２号においては、行動情報検出機器のメモリ容量を低減するため、センサと体動検出回路の出力より内部ＭＰＵを用いて歩数、歩行ペース、行動の種類、運動強度、消費カロリ等の生体情報を計算し、１分毎に計算結果を記憶、表示、あるいは外部に送信する。
【０００４】
（４）その他、歩数計や多機能型の腕時計等に加速度センサを内蔵させ、歩数や運動強度を測定して運動による消費カロリー等の健康管理情報を知らせるようにした製品や文献もあったようである。
（５）更に医療管理上の目的で、行動に障害を生じた患者の動作のモニタリング、あるいは緊急自動通報を行うため、加速度センサに加えて振動ジャイロスコープ等の回転角速度センサを追加して、特定の運動の検出を目的とする研究や実験がなされていることが関連学会における報告などに見られる。
（６）一方運動センサ技術を見ると、従来加速度と角速度は別個のセンサで測定されていた。殊に角速度センサではフリーフリーバーや２脚の音叉をコリオリ力を検知する振動体として利用した振動ジャイロスコープが実用されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例（１）、（２）、（３）における発明の各実施の形態を見るに、まだ十分に小型で装着による使用者（体が不自由な患者である場合が多い）の負担が少ない身体側機器が提案されているとは言えないと考えられる。従来例（４）では機器の小型化の点では進歩があるが、これらの従来例では得ようとしている情報が健常者の健康管理の範囲内に止まっており、例えば患者のリハビリテーションの評価等の医療目的にも直ちに用いうる技術ではない。
【０００６】
上記従来例（５）の研究の目的は医療技術の改善であることでは本発明と共通する点もあるが、特定の疾患を対象としそれに関連する動作の検出を具体的な目的としており（例えば循環器系疾患と心機能に負担のかかる運動）、脳梗塞による麻痺患者の動作をも視野に入れようとする本発明に直接適用し難い部分が多い。また実際に患者に運動センサを装着する具体的な最適技術についての言及はあまりないようである。
【０００７】
また従来例（６）に挙げた従来技術における角速度センサは、角速度が検出できる回転軸が２脚の音叉または棒状振動体の長手軸に平行、即ち検出可能な回転面は長手軸に垂直となっている。これは検出可能な回転面を身体に装着する装置の主な表面と平行とするとき必然的に身体側装置の厚さを増す。また加速度センサと角速度センサが別体であると身体側装置を大型にしてしまう。これらの事情により装着の負担感を軽減するため薄型・小型にすることが現状では困難である。なお他の形態のセンサが提案された例も多い。
【０００８】
本発明の目的は、使用者の身体の動作を検出し、それが所定の動作であることを判別してその情報を表示し、本人あるいは観察者に提供することができる実用性の高い身体動作センシング装置を提供することである。また、少なくとも歩行の計測とリハビリテーションの評価を可能にした身体動作センシング装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の身体動作センシング装置は次の（１）の特徴を備える。
（１）１つの方向の加速度と１つの軸の回りの回転角速度を測定できる運動センサと、該運動センサによって前記１つの方向の加速度と１つの軸の回りの回転角速度とを所定の期間測定する測定回路手段とを含み、身体の所定の部位に装着される身体側装置と、該測定回路手段の加速度出力と角速度出力とにそれぞれ所定の演算を施す演算回路手段と、前記所定の演算が施された加速度出力と角速度出力との組み合わせによって前記所定の期間における身体運動の種類および強度を判定する判定回路手段と、前記判定された身体運動の種類および強度あるいはその評価結果を表示する表示手段とを有する身体動作センシング装置において、
前記身体の所定の部位は手首であり、前記運動センサの検出する１つの方向の加速度は身体のほぼ上下方向または前後方向の加速度であり、前記運動センサの検出する１つの方向の角速度は身体のほぼ鉛直方向および前後方向を含む平面内における回転運動に対する角速度であり、また前記判定手段は前記身体のほぼ鉛直方向または前後方向の加速度の分散値と前記身体のほぼ鉛直方向および前後方向を含む平面内における回転運動に対する角速度の分散値またはそれらの対数の組み合わせに基づいて、前記身体の運動の種類を判定する機能を有すること。
【００１１】
本発明の身体動作センシング装置は、更に次の（２）ないし（４）の特徴のいずれかを備えることがある。
（２）前記運動センサと、前記測定回路手段と、前記演算回路手段と、前記判定回路手段と、前記表示手段のうち、少なくとも前記運動センサと前記測定回路手段とが身体の所定の部位に装着される身体側装置に内蔵されており、その他の手段が前記身体に装着されない外部装置に内蔵されており、かつ前記身体側装置は中間データの送信手段を備え、前記外部装置は前記中間データの受信手段を備えていること。
【００１３】
（３）前記身体側装置は腕に装着される機器であり、その内部で前記運動センサの角速度センサ部は厚みの薄い箱型の容器に収納されていて前記身体側装置の最も広い面にほぼ平行に配置されており、前記角速度センサ部の検出回転方向は前記箱型の容器の最も広い表面にほぼ平行な方向であること
【００１４】
（４）前記身体側装置は主な表面に表示装置を有し、前記運動センサの箱型の容器には一体化された構造の加速度センサ部と角速度センサ部とが収納されており、また前記運動センサの容器は前記表示装置にほぼ平行に前記身体側装置内に配置されており、前記運動センサの加速度検出方向は前記箱型の容器の最も広い表面にほぼ平行な方向であること。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の身体動作センシング装置の第１の実施の形態のブロック図である。本装置は使用者が身体の所定の部位に取り付ける身体側装置１と、例えば医療センター的な場所に設置される外部装置２より成る。身体側装置１の内部構成は、その特定の方向への加速度を検知する加速度センサ１１、特定の面に平行な回転の角速度を検知する角速度センサ１２、それら機械的振動体であるセンサを各々励振し（駆動信号はＰ１３０およびＰ１４０）また加速度および角速度の検出信号Ｐ１１およびＰ１２を抽出し検波・増幅等の処理をしてそれぞれ検出値に比例する電圧を出力する加速度測定回路１３および角速度測定回路１４を含んでいる。
【００１８】
所定の期間（使用者自身が決める、あるいは予め使用者と医療関係者が打合わせて決める、あるいは装置が自己の時計で決める等種々考えられる）内の加速度出力Ｐ１３と角速度出力Ｐ１４はそれぞれ加速度演算回路１５および角速度演算回路１６によって所定の演算が施される。所定の演算とは信号Ｐ１３、Ｐ１４の波形に加工を施して信号を変換することであり、例えば入力波形のピーク値を抽出する、整流・平滑化を行って平均化する、所定期間に現れる波形のピーク値の分散値を求める、所定期間の信号を細かくサンプリングしてその分散値を出す、また更にそれらの対数を求める、あるいはその他の数学的処理を行うことや、振動する波形の周期を求めること等を意味する。それらの出力である運動データは加速度演算出力Ｐ１５および角速度演算出力Ｐ１６である。この両出力は通信回路２２によって、例えば電波出力Ｐ２２として外部装置２に対して共に送信される。データの送受信は双方の通信回路２２、２３が連携し、互いの動作をチェックしながら双方向的に行われる。また制御回路２４は身体側装置１内の各回路に作用し、制御信号Ｐ２４１、Ｐ２４２、Ｐ２４３、Ｐ２４４、Ｐ２４５を発生し、各回路の動作タイミングや各回路間の連携動作を調整する役割を持つ。
【００１９】
外部装置２の構成および動作は以下のようである。電波信号Ｐ２２に含まれる運動データを受信した通信回路２３はそれを復調し内部信号Ｐ２３に変換する。運動判定回路１７は内部信号Ｐ２３を受けて、それに含まれる加速度演算出力と角速度演算出力の２種類の情報と、あらかじめ何種類かの運動について実験的に求めておいたそれぞれの数値範囲とを比較し、ある期間内に使用者が行った運動の種類とその強度を判定する。あるいは更に判定された運動に対する評価（例えばリハビリテーションの進度状況等）の情報も付加する。
【００２０】
それらの情報を含む判定結果信号Ｐ１７は記憶装置１９に記憶されると共に表示装置１８（必要な回路を含む）に送られてその内容（運動の種類、強度、その評価）等があらかじめ登録されていた使用者の個人情報と共に表示され、記録装置２１にて記録され、医療担当者など観察者の診断を可能にする。また記憶された内容を含む記憶信号Ｐ１９は、再生回路２０によって必要に応じて再生信号Ｐ２０として随時再生され、表示装置１８により表示される。制御回路２６は外部装置２内の各回路に作用し、受信信号Ｐ２３１を受け、制御信号Ｐ２５１、Ｐ２５２、Ｐ２５３、Ｐ２５４、Ｐ２５５、Ｐ２５６を発生し、各回路の動作タイミングや各回路間の連携動作を調整する役割を持つ。
【００２１】
図２は本発明の身体動作センシング装置の第２の実施の形態のブロック図である。本例では身体側装置１内に既に説明した必要な各回路および表示装置１８を有し（通信回路は不要となる）、運動の状況やその評価の情報が表示され、使用者（着用者）自身がそれを確認できる利点がある。もちろん記憶された情報を再生回路２０によって後刻再生させ、第三者等に確認させたり外部機器に記録させたりすることも可能である。制御回路２６は身体側装置１内の各回路に作用し、制御信号Ｐ２６１、Ｐ２６２、Ｐ２６３、Ｐ２６４、Ｐ２６５を発生し、各回路の動作タイミングや各回路間の連携動作を調整する。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態における身体側装置の一例を示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。本身体側装置３はほぼ腕時計型をしており、腕巻き用のバンド３６を備えて手首に装着できる。主要な部品として運動センサ３１、表示装置３２、通信回路モジュール３３、電源となる電池３４、操作スイッチ３５を示した。身体側装置３は装着が使用者の負担にならぬように薄型・小型でなくてはならない。表示装置３２は見易さを重視すると腕時計の表示面に相当する身体側装置３の最も広い表面に配置することになる。運動センサ３１も同じ面に、従って表示装置３２と平行に配置する。表示装置３２は液晶表示パネル等薄型のものが利用できるので、運動センサ３１も十分薄いパッケージに納められていなければならない。
【００２３】
運動センサ３１を表示装置３２と平行に配置する理由は次の通りである。最適な運動検出方向は、後に述べるような実験結果から、加速度については身体の上下（鉛直）方向の直線運動即ち（ａ）図に示すＸ方向、回転角速度については身体の上下方向と前後方向の双方を含む平面内の回転（同図のΩ方向）、即ち身体の左右方向を向きかつ水平な回転軸（図示Ｚ軸に平行）回りの回転運動である。身体側装置３を腕時計のように、表示面が手首の甲側または掌側になるよう装着したとし（これが最も自然で望ましい）、上体を直立させ肘を自然に曲げ伸ばしするとき、その回転面は身体側装置３の表示面すなわち表示装置３２と平行になるので、その最も広い面に平行な回転検出面を持つ薄型の角速度センサがあれば、それを内部に含む運動センサ３１を表示装置３２と平行に配置することが好ましい。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態における運動センサの一例の内部構造を示す平面図である。この運動センサの構造は上記のような形状、配置、検出方向に関する要求を全て満たすものである。４０は薄い箱型で気密（好ましくは真空）の容器で、内部構造を示すため蓋（容器の天井部分）を取り除いてある。４１は容器の底部を貫通する多数のハーメチック端子ピンである。各ピンは運動センサ振動体５０上の電極膜群の個々と例えばワイヤボンディングの手法で接続されるが、電極膜やボンディングワイヤは図示を省略してある。運動センサ振動体５０は１枚の圧電性材料の平板から成形されており、加速度センサ部と角速度センサ部が一体化されている。運動センサ振動体５０は総基部５１の裏面の固定部Ａ５２（斜線部）と、小面積の固定部Ｂ６４（斜線部）の裏面とが容器４０側の台座（図示せず）上に接着され支持されている。
【００２５】
角速度センサ部はいわゆる三脚音叉型の形状をした部分であり、各々平行な外脚Ａ５３、外脚Ｂ５５、中脚Ｃ５４、および音叉基部５６、支点５７より成る。外脚Ａ５３と外脚Ｂ５５とは通常の２脚音叉と同様にそれぞれが片持ち梁的で対称軸（図示せず）に関して対称な振動を行うように、角速度測定回路（例えば図１の１４）に含まれる励振回路（発振回路）によって一定振幅で励振させられている。中脚Ｃ５４は励振されないが、その撓みを検出するための表面電極を持っている。固定部と異なるハッチングを付して示した５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃはそれぞれ付加質量で、固有振動数を下げかつ互いに等しくするために脚先端部に施した金属の厚メッキ層等より成る（中脚Ｃ５４の固有振動数は両外脚の固有振動数と適宜に差をつけることがある）。
【００２６】
今運動センサ５０が図示の方向、即ち紙面に垂直なＺ軸に平行な回転軸の回りに角速度Ωで回転すると、両外側の振動脚には角速度Ωに比例するコリオリ力が作用する。その方向は脚の長手方向であって、ある瞬間外脚Ａ５３に脚先端向きの力が作用すれば、外脚Ｂ５５には脚の基部に向かう力が作用する。力の方向は脚の振動と同期して正弦的に変化し周期的に反転する。２つの力は両外脚が平行に離れているため偶力を構成し、音叉基部５６を揺さぶり、支点５７の回りに微小な回転振動を惹起する。このコリオリ力によるモーメントに起因する音叉基部５６の振動を感知して中脚Ｃ５４はコリオリ力に比例した振幅で振動する。中脚Ｃ５４に設けた検出電極で抽出された振動電圧が角速度の検出信号（図１のＰ１１）である。
【００２７】
運動センサ５０の加速度センサ部は１対の平行な振動するバネ部である棒Ａ６１、棒Ｂ６２、負荷質量６０（広い面積の素材板の一部の質量とその表面に施した厚メッキ材の質量とよりなる）、２本の支持バネ６３（負荷質量６０を支持しながら図示Ｚ方向の微小な変位を許すための部材）、固定部Ｂ（負荷質量６０が特にＸ方向に大きく変位しないように支持固定するための部分）より成る。各々両端固定である棒Ａ６１、棒Ｂ６２は運動センサ５０の対称軸に関して対称な弓形をなす振動姿態で発振回路（例えば図１の加速度測定回路１３に含まれる）によって励振させられる。
【００２８】
その発振周波数は通常一定であるが、負荷質量６０に図示Ｘ方向の加速度が作用すると、その大きさに比例する力で負荷質量６０は棒Ａ６１、棒Ｂ６２をその長手方向に圧縮あるいは引張ることになり、その力の方向と大きさにより発振周波数が増減し変化する。そこで別途設けた基準周波数と上記発振周波数とを比較し、発振周波数の変化の方向と量を知ればＸ軸方向の加速度を求めることができる。基準周波数源を特に設けず、代わりに角速度センサ用の振動体である外脚Ａ５３、Ｂ５５の発振周波数を利用し得る可能性もある。
【００２９】
次に、本発明の最適な実施の形態を求めるために行った諸実験について、図５〜図１０を用いて説明する。まず図５は身体動作センシングにおける振動応答の実験状況の説明図である。被験者である人体４を直立させ、片足を固定台５に乗せ、他の脚を鉛直方向に振動する加振機６の台上に乗せた。なお人体４を基準として図示のようにＸ，Ｙ，Ｚの座標軸を設定した。人体４に付した黒丸は、加速度センサを装着した部位を示す。そして先ずＸ方向（鉛直方向）の加振に対する各部位に装着したセンサの応答を求めた。加振は正弦波で４．９ｍ／ｓ＊ｓの一定加速度で５〜１０００Ｈｚをスイープした。なおＸ方向の加速度は歩行等の普通の運動での消費カロリーを求めるために必須のデータでもある。
【００３０】
図６は上記の実験条件で片方の足裏を加振したときの身体の各部位に装着した加速度センサのＺ方向の振動応答の実験結果を示すグラフで、横軸は加振周波数、縦軸は検出された加速度をそれぞれ対数目盛で示した。（ａ）は頭頂、（ｂ）は胸ポケット、（ｃ）は腰ベルト、（ｄ）は足首、（ｅ）は肘を延ばした手首、（ｆ）は肘を曲げて水平にした手首にそれぞれ装着した場合である。（ｃ）腰ベルト、（ｄ）足首、（ｅ）肘を伸ばした場合、（ｆ）肘を曲げた手首の各場合はセンサを体の加振側に取り着けた場合と体の中心軸（左右を分ける面）に関して対称な部位に取り付けた場合の両者を同じ図上に示して比較を容易にしてある。これらのデータを見るに、（ｅ）図で加振側と対称側の応答の差が全周波数範囲にわたってほとんどなく波形も最もなだらかである。また約２０Ｈｚ以上の足裏振動は伝達率が低く、歩行や走行の検出において履物や地面の固さの影響を受けにくく安定した検出が期待できる。これらの理由で、特別な身体部位の測定が目的でなければ、一般的には手首にセンサを装着するのが最も優れていることがわかる。
【００３１】
次に脳梗塞による片麻痺患者の病状の程度を評価するために行われるテストの一例である「指−鼻テスト」の運動検出を、手首に装着した加速度センサと角速度センサを用いて行ってみた。これはメトロノーム信号に合わせて指を繰り返し自分の鼻に持ってゆく動作を被検者にして貰う。図７は指−鼻テストにおける右手および左手の運動の計測結果をそのまま検出波形で示すグラフで、横軸は時間（秒）、縦軸は検出値である。（ａ）、（ｂ）は健常者Ａ、（ｃ）、（ｄ）は健常者Ｂ、（ｅ）、（ｆ）は左上肢まひ患者の場合を示す。これらの図を見るに、二人の健常者ではいずれの側の手の動作も加速度、角速度とも滑らかで一定のリズムが認められるが、片側麻痺患者では動作のテンポが遅く、波形も乱れており、特に麻痺側の上肢の場合それが顕著であるから、症状の重篤さや過去のデータと比較しての改善程度などが容易に判断でき、手首型の身体側装置が極めて有効であることがわかる。
【００３２】
次に、手首に正しく装着した運動センサによって、数種類の歩行を各方向の加速度と角速度の測定結果を用いて識別する実験を行った。座標軸は図５に示した通りであり、Ｘ軸は直立した身体の上下軸、Ｙ軸は前後軸、Ｚ軸は水平な左右軸である。被験者は２０〜４０代の男女１４名、運動の種類は普通歩行、早歩き、ジョギング、走行、腕拘束歩き（腕組み、ポケット入れ、鞄持ち）の５種であり、２０歩あるいは５０歩を一まとめとしてデータ採取を行った。検出波形はそのままではなく演算処理し加工してある。１つは振動のピーク（歩行に応じて測定回路から出力される振動的な電圧波形の各ピーク値）を検出した場合、他は波形を多点サンプリング（２０〜５０歩の歩行中の波形電圧を５０Ｈｚでサンプリングする）して各点の値の分散（各データと平均値との差の２乗の平均）を計算した場合で、更にそれらの対数を取っている。結果は図８〜図１０に分けて示してある。
図８（ａ）はＸ軸とＹ軸の加速度波形の分散値同志、（ｂ）はＸ軸とＹ軸の加速度波形のピーク値同志を用いた図である。
図９（ａ）はＸ軸加速度とＺ軸角速度、（ｂ）はＹ軸加速度とＺ軸角速度を採り、いずれも検出波形のピーク値を用いた図である。
図１０（ａ）はＸ軸加速度とＺ軸角速度、（ｂ）はＹ軸加速度とＺ軸角速度の、いずれも分散値同志を用いた図である。
【００３３】
各図を見るに、まずピーク値同志を組み合わせた図８（ｂ）および図９（ａ）、（ｂ）では各種の運動を示す測定点に互いに固まり、しかもかなり入り組んでいるものがあるため、運動の識別が確実に行われない恐れがある。それに対し、検出波形の分散値同志を組み合わせた例では、加速度同志である図８（ａ）では運動の分離性が悪いが、加速度と角速度を組み合わせた図１０の両図は比較的分離性が良い。中でも上下方向加速度Ｇｘと上下−前後面内回転角速度Ωｚを用いた（ａ）図の方がやや識別性が良いと考えられる。
【００３４】
以上の結果から、身体側装置内の運動の感受性方向として上下方向加速度Ｇｘと上下−前後面内回転角速度Ωｚを用いるのが一般的な場合に運動識別上最適であり、これは図７のようなリハビリテーションの判定にも適しており、また例えば図４のような検出方向を持つ薄型の運動センサを用いて図３のような装着性と使用感の良い身体側装置によって実現できることを示している。
【００３５】
本発明の実施の形態は、以上述べたいくつかの形態にとらわれないことはもちろんである。例えば、加速度や角速度の感受性の方向は、装置の使用目的によって異なる方位を選んでもよい。身体側装置と外部装置との間で送受信されるデータは必要な運動情報が伝達される限りどのようなものであってもよい。また身体側装置は時計や携帯電話等の機能を備えていてもよい（時計機能はタイミングの制御にも用いうる）。また身体側装置の装着位置も必ずしも手首に限らず例えば腕上任意の位置とすることができる。また運動計測結果は常に図８以下のように加工して表示するとは限らず、図７の各図のように加速度あるいは角速度の検出波形をそのまま表示してもよい。また測定値の演算処理も実験で示した以外に例えば絶対値の平均を求めるなど種々の場合があり得る。また他の方向の加速度あるいは角速度をも計測して補助データとし、診断や運動評価の精度を上げることも考えられる。
【００３６】
また本装置の用途としては運動データの採取と評価に限られず、例えばコミュニケーションツールとしての利用がある。使用者が遠隔の医療担当者に対し「すぐに来て欲しい」等の何種類かの要求や意志の伝達を、予め取り決めておいた身体動作を合図として行い、外部装置側で運動検出波形を分析してその合図動作即ち意図を知ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の身体動作センシング装置は、１方向の加速度と１方向の回転角速度を検出し、それらに所定の演算を加えて運動を判定しあるいは評価するので、
（１）最少限のセンサと測定回路により、簡素な構成でかつ身体側装置が小型化され、その電源にも余裕を持たせることができるし、取扱い易いコミュニケーションツールともなる基本的な効果を有する。
【００３８】
請求項１の構成に請求項２〜７の構成要件を加えることにより、それぞれ更に次の効果を加えることができる。
（２）動作判定結果や評価結果が身体側装置にて直読できるので使用者が健康の自己管理を容易に行える効果がある。
【００３９】
（３）身体側装置からのデータ送信により、動作判定結果や評価結果が外部装置側に表示されるので、医療機関側で複数の使用者（患者）の状態を観察し管理することができる。また使用者からのメッセージを受け、対応した処置を行うことができる効果がある。
【００４０】
（４）身体側装置の直線運動と回転運動の身体に関する検出方向を特定することにより、少ない検出要素数で目的に応じた必要かつ十分な情報が得られる効果がある。また特に重要な歩行や走行運動と上肢の運動の双方を検出できるので、例えば消費エネルギの推定やリハビリテーションの評価が可能となる。
【００４１】
（５）身体側装置の最も広い面と薄型の運動センサの最も広い面と検出回転面をほぼ平行としたので、薄型で装着負担感が少ない身体側装置が実現できた効果がある。
【００４２】
（６）更に加速度センサを角速度センサと一体化しかつ表示部と重ねたので、更に小型化され表示も見やすい身体側装置が実現できた効果がある。
【００４３】
（７）加速度出力あるいは角速度出力の分散を求めることにより、運動の種類の判別がより明確になる効果がある。
【００４４】
（８）更に運動計測値の対数をとることにより、運動の種類の判別が更に明確になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における身体側装置の一例を示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における運動センサの内部構造を示す平面図である。
【図５】身体動作センシングにおける振動応答の実験状況の説明図である。
【図６】身体の各部位の振動応答の実験結果を示すグラフで、（ａ）は頭頂、（ｂ）は胸ポケット、（ｃ）は腰ベルト、（ｄ）は脚首、（ｅ）は肘を延ばした手首、（ｆ）は肘を曲げて水平にした手首の場合である。
【図７】指−鼻テストにおける右手および左手の運動の計測結果を示すグラフで、（ａ）、（ｂ）は健常者Ａ、（ｃ）、（ｄ）は健常者Ｂ、（ｅ）、（ｆ）は左上肢まひ患者の場合を示す。
【図８】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動データを演算処理して組合わせた実験結果を示すグラフで、（ａ）はＸ軸とＹ軸の加速度波形の分散値同志、（ｂ）はＸ軸とＹ軸の加速度波形のピーク値同志を用いた図である。
【図９】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動データを演算処理して組合わせた実験結果を示すグラフで、（ａ）はＸ軸加速度とＺ軸角速度、（ｂ）はＹ軸加速度とＺ軸角速度を採り、いずれも検出波形のピーク値を用いた図である。
【図１０】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動データを演算処理して組合わせた実験結果を示すグラフで、（ａ）はＸ軸加速度とＺ軸角速度、（ｂ）はＹ軸加速度とＺ軸角速度の、いずれも分散値同志を用いた図である。
【符号の説明】
１、３ 身体側装置
２ 外部装置
４ 人体
５ 固定台
６ 加振機
１１ 加速度センサ
１２ 角速度センサ
１３ 加速度測定回路
１４ 角速度測定回路
１５ 加速度演算回路
１６ 角速度演算回路
１７ 運動判定回路
１８ 表示装置
１９ 記憶装置
２０ 再生回路
２１ 記録装置
２２、２３ 通信回路
２４、２５、２６ 制御回路
３１ 運動センサ
３２ 表示装置
３３ 通信モジュール
３４ 電池
３５ 操作スイッチ
３６ 腕巻きバンド
４０ センサ容器
４１ ハーメチック端子ピン
５０ 運動センサ振動体
５１ 総基部
５２ 固定部Ａ
５３ 外脚Ａ
５４ 中脚Ｂ
５５ 外脚Ｃ
５６ 音叉基部
５７ 支点
５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ 脚付加質量
６０ 負荷質量
６１ 棒Ａ
６２ 棒Ｂ
６３ 支持バネ
６４ 固定部Ｂ
Ｇ 加速度
Ｚ 座標軸
Ω 角速度

Claims (4)

1. １つの方向の加速度と１つの軸の回りの回転角速度を測定できる運動センサと、該運動センサによって前記１つの方向の加速度と１つの軸の回りの回転角速度とを所定の期間測定する測定回路手段とを含み、身体の所定の部位に装着される身体側装置と、該測定回路手段の加速度出力と角速度出力とにそれぞれ所定の演算を施す演算回路手段と、前記所定の演算が施された加速度出力と角速度出力との組み合わせによって前記所定の期間における身体運動の種類および強度を判定する判定回路手段と、前記判定された身体運動の種類および強度あるいはその評価結果を表示する表示手段とを有する身体動作センシング装置において、
   前記身体の所定の部位は手首であり、前記運動センサの検出する１つの方向の加速度は身体のほぼ上下方向または前後方向の加速度であり、前記運動センサの検出する１つの方向の角速度は身体のほぼ鉛直方向および前後方向を含む平面内における回転運動に対する角速度であり、また前記判定手段は前記身体のほぼ鉛直方向または前後方向の加速度の分散値と前記身体のほぼ鉛直方向および前後方向を含む平面内における回転運動に対する角速度の分散値またはそれらの対数の組み合わせに基づいて、前記身体の運動の種類を判定する機能を有することを特徴とする身体動作センシング装置。
2. 前記運動センサと、前記測定回路手段と、前記演算回路手段と、前記判定回路手段と、前記表示手段のうち、少なくとも前記運動センサと前記測定回路手段とが身体の所定の部位に装着される身体側装置に内蔵されており、その他の手段が前記身体に装着されない外部装置に内蔵されており、かつ前記身体側装置は中間データの送信手段を備え、前記外部装置は前記中間データの受信手段を備えていることを特徴とする請求項１の身体動作センシング装置。
3. 前記身体側装置は腕に装着される機器であり、その内部で前記運動センサの角速度センサ部は厚みの薄い箱型の容器に収納されていて前記身体側装置の最も広い面にほぼ平行に配置されており、前記角速度センサ部の検出回転方向は前記箱型の容器の最も広い表面にほぼ平行な方向であることを特徴とする請求項１または２の身体動作センシング装置。
4. 前記身体側装置は主な表面に表示装置を有し、前記運動センサの箱型の容器には一体化された構造の加速度センサ部と角速度センサ部とが収納されており、また前記運動センサの容器は前記表示装置にほぼ平行に前記身体側装置内に配置されており、前記運動センサの加速度検出方向は前記箱型の容器の最も広い表面にほぼ平行な方向であることを特徴とする請求項３の身体動作センシング装置。

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