JP6793285B2 - 指標導出装置、ウェアラブル機器及び携帯機器 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、被験者の筋肉強度等を軽量且つ低価格で評価できるように構成された測定装置を説明する(筋肉強度の意義については後述される)。非特許文献1の方法では最低2箇所の観測点が必要であったが、本測定装置では1つの加速度センサのみを用いて筋肉強度等の評価が可能となる。非特許文献1の方法における2箇所(尻と膝)での観測に相当する観測を、1つの加速度センサで実現するためには、尻及び膝の力のモーメントの和と相関がある部位での加速度観測が適切であると考えられ、その部位としては、胸の前が最適又は好適である。また、下半身だけの力だけで思いきり立ち上がることがSTS動作では重要である。故に、加速度センサを被験者の手や胸に装着(例えば密着)させ、両手を胸の前で交差させた状態にて思いきり立ち上がる動作での加速度観測が最適又は好適である。
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P1が含まれていて良い。指標P1は、例えば、
P1=(加速度最大値データ−重力加速度)/(体重×筋肉率)、即ち、
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT×MSPER) …(1A)
にて表される。ACCMAXは[m/s2]を単位とする加速度最大値データであり、WEIGHTは被験者の体重を表し、MSPERは被験者の筋肉率を表す。被験者の筋肉率は、被験者の体重を占める被験者の筋肉量の割合を指すため、指標P1は、
P1=(加速度最大値データ−重力加速度)/筋肉量、
とも表現できる。即ち、式(1A)を下記式(1B)に書き直すこともできる。
P1=(ACCMAX−9.8)/MSAMT …(1B)
MSAMTは被験者の筋肉量(即ち被験者の体に含まれる筋肉の重さ)を表す。
人体が“筋肉”と“脂肪”と“骨及び内臓”から形成されると考えると共に“骨及び内臓”は被験者の体格差に関係なく一定であると仮定すると、筋肉率又は筋肉量の代わりに、比較的容易に測定及び取得しやすい体脂肪率又は体脂肪量を用いて指標P1を導出することができる。
P1=(ACCMAX−9.8)/WEIGHT×(1−BFPER) …(2A)
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT−BFAMT) …(2B)
BFPERは被験者の体脂肪率を表す。BFAMTは被験者の体脂肪量(即ち被験者の体に含まれる脂肪の重さ)を表す。式(2A)及び式(2B)では、簡単化のため、“骨及び内臓”の重さを無視していることになる。式(2A)又は式(2B)を用いて指標P1を導出する際、被験者の体重WEIGHTと体脂肪率BFPER、又は、被験者の体重WEIGHTと体脂肪量BFAMTは、予め演算処理部12に与えられているものとする。
P1=(ACCMAX−9.8)/WEIGHT×(1−BFPER−KA1) …(2C)
P1=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT−BFAMT−KA2) …(2D)
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P2が含まれていて良い。指標P2は、例えば、
P2=(加速度最大値データ−重力加速度)/(体重×体脂肪率)、即ち、
P2=(ACCMAX−9.8)/(WEIGHT×BFPER) …(3A)
にて表される。ACCMAXは[m/s2]を単位とする加速度最大値データであり、被験者の体脂肪率BFPERは、被験者の体重WEIGHTを占める被験者の体脂肪量の割合を指すため、指標P2は、
P2=(加速度最大値データ−重力加速度)/体脂肪量、
とも表現できる。即ち、式(3A)を式(3B)に書き直すこともできる。
P2=(ACCMAX−9.8)/BFAMT …(3B)
フィルタリング信号に基づいて導出される指標には指標P3が含まれていて良い。指標P3は、評価期間中におけるフィルタリング信号の波形形状に基づき導出される。例えば、指標P3は、下記(4A)、(4B)又は(4C)によって算出される。
P3=kB1(ACCMAX−9.8)−kB2・Δt …(4A)
P3=kB1(ACCMAX−9.8)/Δt …(4B)
P3=kB1/Δt …(4C)
測定装置MDを用いて、以下の実験データ収集処理を行うことができる。実験データ収集処理は、例えば、測定装置MDが製品として消費者(一般消費者や介護又は医療従事者など)に使用される前の測定装置MDの設計又は製造段階において実行される。実験データ収集処理は、単位実験の繰り返しから成る。単位実験では、或る年齢の一人の被験者に評価用運動を行わせ、その被験者について上述の方法により指標P1〜P3を導出する。このような単位実験を、様々な年齢を持つ多数の被験者に対して実行する。
第i年齢層に属する複数の被験者について導出された複数の指標P2の平均値、分散の正の平方根を、夫々、AVEP2[i]、σP2[i]にて表す。
第i年齢層に属する複数の被験者について導出された複数の指標P3の平均値、分散の正の平方根を、夫々、AVEP3[i]、σP3[i]にて表す。
図12を参照し、クラス分け用データ群の利用方法の説明を含む、測定装置MDの使用例の具体的な流れを説明する。図12のステップS11〜S15の動作は、クラス分け用データ群が取得された後に実行される。
“P1<AVEP1[i]−2・σP1[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP1[i]−2・σP1[i]≦P1≦AVEP1[i]−σP1[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP1[i]−σP1[i]<P1<AVEP1[i]+σP1[i]”
の成立時には第3クラスに分類し、
“AVEP1[i]+σP1[i]≦P1≦AVEP1[i]+2・σP1[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP1[i]+2・σP1[i]<P1”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP1[i]−2・σP1[i])、値(AVEP1[i]−σP1[i])、値(AVEP1[i]+σP1[i])及び値(AVEP1[i]+2・σP1[i])は、指標P1についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
“P2<AVEP2[i]−2・σP2[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP2[i]−2・σP2[i]≦P2≦AVEP2[i]−σP2[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP2[i]−σP2[i]<P2<AVEP2[i]+σP2[i]”
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“AVEP2[i]+σP2[i]≦P2≦AVEP2[i]+2・σP2[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP2[i]+2・σP2[i]<P2”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP2[i]−2・σP2[i])、値(AVEP2[i]−σP2[i])、値(AVEP2[i]+σP2[i])及び値(AVEP2[i]+2・σP2[i])は、指標P2についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
“P3<AVEP3[i]−2・σP3[i]”
の成立時には第1クラスに分類し、
“AVEP3[i]−2・σP3[i]≦P3≦AVEP3[i]−σP3[i]”
の成立時には第2クラスに分類し、
“AVEP3[i]−σP3[i]<P3<AVEP3[i]+σP3[i]”
の成立時には第3クラスに分類し、
“AVEP3[i]+σP3[i]≦P3≦AVEP3[i]+2・σP3[i]”
の成立時には第4クラスに分類し、
“AVEP3[i]+2・σP3[i]<P3”
の成立時には第5クラスに分類する。
年齢層ごとの値(AVEP3[i]−2・σP3[i])、値(AVEP3[i]−σP3[i])、値(AVEP3[i]+σP3[i])及び値(AVEP3[i]+2・σP3[i])は、指標P3についてのクラス分け処理における所定の基準値として機能する。
本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態は第1実施形態を基礎とする実施形態であり、第2実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第1実施形態の記載が第2実施形態にも適用される。第2実施形態において、第1及び第2実施形態間で矛盾する事項については第2実施形態の記載が優先される。第2実施形態では、第1実施形態に示した技術に対する幾つかの変形技術又は応用技術を説明する。
上述の実施形態にて具現化された発明について考察する。
1 部品群
2 基板
3 筐体
4 装着バンド
11 加速度センサ
12 演算処理部
Claims (9)
- 加速度を検出する加速度センサと、
人体が所定運動を行う評価期間中における前記加速度センサの検出結果に基づいた加速度信号に基づき、前記人体の筋力に関する筋力指標を導出する演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、
前記加速度信号に含まれる加速度最大値データと、前記人体の体重と、前記人体の体脂肪率とを用いて、前記筋力指標を導出する、又は、
前記加速度最大値データと、前記人体の体重と、前記人体の体脂肪量とを用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする指標導出装置。 - 加速度を検出する加速度センサと、
人体が所定運動を行う評価期間中における前記加速度センサの検出結果に基づいた加速度信号に基づき、前記人体の筋力に関する筋力指標を導出する演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、
前記加速度信号に含まれる加速度最大値データと、前記人体の体重と、前記人体の筋肉率とを用いて、前記筋力指標を導出する、又は、
前記加速度最大値データと、前記人体の筋肉量とを用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする指標導出装置。 - 加速度を検出する加速度センサと、
人体が所定運動を行う評価期間中における前記加速度センサの検出結果に基づいた加速度信号に基づき、前記人体の筋力に関する筋力指標を導出する演算処理部と、を備え、
前記加速度センサによる検出加速度は、前記人体の運動による加速度成分と重力による加速度成分とを含み、
前記演算処理部は、前記加速度信号に含まれる加速度最大値データから前記重力による加速度成分を除去した値を用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする指標導出装置。 - 前記加速度センサによる検出加速度は、前記人体の運動による加速度成分と重力による加速度成分とを含み、
前記演算処理部は、前記加速度最大値データから前記重力による加速度成分を除去した値を用いて、前記筋力指標を導出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の指標導出装置。 - 前記演算処理部は、前記所定運動における前記人体の単位筋肉量あたりの加速度最大値を、前記筋力指標として導出する
ことを特徴とする請求項2に記載の指標導出装置。 - 前記加速度センサは、前記加速度を互いに直交する三軸方向の夫々において検出し、
前記筋力指標の導出に用いる前記加速度信号は、前記三軸方向の加速度にて形成される加速度ベクトルの大きさを示す
ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の指標導出装置。 - 前記所定運動は、前記人体が立ち上がる運動を含む
ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の指標導出装置。 - 請求項1〜7の何れかに記載の指標導出装置を備えた
ことを特徴とするウェアラブル機器。 - 請求項1〜7の何れかに記載の指標導出装置を備えた
ことを特徴とする携帯機器。
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