WO2018139398A1 - 活動状態解析装置および方法 - Google Patents

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activity
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小笠原 隆行
信吾 塚田
尚一 大嶋
森村 浩季
中島 寛
佐藤 里江子
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an activity state analysis apparatus and method, and more particularly to an activity state analysis apparatus and method for analyzing an activity state of a measurement subject based on biological information measured by a sensor attached to the measurement subject.
  • Non-Patent Document 1 proposes a technique that is useful for lifestyle surveys (see, for example, p. 67 of Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 it is estimated whether the posture of the person being measured is standing or lying from the average value of the three-axis acceleration. Furthermore, in Non-Patent Document 1, four directions (LyingLeft, LyingRight, LyingFaceUp, and LyingFaceDown) are calculated from the average value of each axis when standing, and the inclination angle of the measurement subject's state is calculated when standing.
  • the above-described technique for posture determination by the acceleration sensor has a problem that an erroneous determination is made when an exceptional posture is taken at the time when data is acquired.
  • Non-patent Document 2 For example, in the field of rehabilitation, adverse effects such as low blood pressure tending to occur when the bed continues are pointed out, and the importance of sitting / standing is pointed out (Non-patent Document 2). From such a viewpoint, attention is paid to the duration of the active state of the patient. This duration is generally a time scale of several hours to several days or weeks. In lifestyle surveys, the prone judgment that occurs when the shoelaces described above are reconnected is a cause for misunderstanding rather than giving convenience, so as a disturbance in understanding continuity, Should be excluded as an exception. Thus, the conventional technique has a problem that it cannot be applied when measuring an activity state as a habit.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to more accurately measure the activity state of a subject who focuses on lifestyle habits.
  • An activity state analysis apparatus includes a measurement unit that is mounted on a measurement subject and measures acceleration, an inclination calculation unit that obtains an inclination angle of the upper body of the measurement subject from the acceleration measured by the measurement unit, and an inclination A posture determining unit that determines the posture of the measurement subject from the angle of inclination obtained by the calculation unit, a body motion calculation unit that determines the size of the body motion of the measurement subject from the acceleration measured by the measurement unit, and a posture determination unit.
  • An activity state determination unit for determining whether the activity state of the measurement subject is the first state or a second state different from the first state based on the determined posture and the size of the body motion calculated by the body motion calculation unit; If the activity state transitions from one state of the first state and the second state to the other state in the time series of the activity state obtained by the determination unit and the other state continues for a predetermined time, the activity state Determines that has transitioned from one state to another, and others If the state does not continue for a specified time, the active state correction unit determines that the active state has not transitioned from one state to another state, and the active state correction unit has transitioned from one state to another state.
  • the transition from the time when the activity state has transitioned from one state to another state is the time that is returned from the time when the activity state has transitioned from one state to another state.
  • a time correction unit for setting the time is the time that is returned from the time when the activity state has transitioned from one state to another state.
  • the measurement unit may measure accelerations in three directions of XYZ axes orthogonal to each other.
  • the step calculation unit that calculates the pace of the person to be measured from the acceleration measured by the measurement unit, and the transition time corrected by the time correction unit from the step of the person to be measured obtained by the step calculation unit You may make it provide the walking period specific
  • the activity state analysis apparatus may further include a data adjustment unit that prioritizes each state and downsamples the activity state data including the first state and the second state obtained in time series. Good.
  • the activity state analysis apparatus may further include a data addition adjustment unit that down-samples the time series data of the activity state output from the data adjustment unit by giving priority to each state.
  • the biological information measuring unit that measures the biological information of the measurement subject, and the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, and 75% level of the biological information measured by the biological information measuring unit
  • a statistical value calculation unit that obtains a statistical value including at least one of the value and the 25% level value based on the activity state defined by the transition time corrected by the time correction unit may be further provided.
  • the heart rate measuring unit that measures the heart rate of the subject
  • the exercise intensity calculating unit that calculates the exercise intensity of the subject from the heart rate measured by the heart rate measuring unit
  • the exercise intensity calculation The transition time obtained by correcting the statistical value including at least one of the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, and 25% level value of the exercise intensity obtained by the time correction unit.
  • a statistical value calculation unit that is obtained based on the activity state defined in (1).
  • the first state is a wake-up state in which the subject is getting up
  • the second state is a lie-up state in which the subject is in bed.
  • the activity state analysis method includes a first step of measuring acceleration in the movement of the measurement subject, a second step of obtaining an inclination angle of the upper body of the measurement subject from the acceleration measured in the first step, A third step for determining the posture of the person to be measured from the angle of inclination obtained in the second step, a fourth step for obtaining the magnitude of body movement of the person to be measured from the acceleration measured in the first step, and a third step;
  • the activity state transitions from one state of the first state and the second state to another state in the time series of the obtained activity state and the other state continues for a predetermined time
  • the activity state is one. It is determined that the state has transitioned to another state, and the other state continues for the specified time. If not, the sixth step of determining that the active state has not changed from one state to another state, and the sixth step when determining that the active state has changed from one state to another state, A seventh step in which the time returned from the time at which the activity state has transitioned from one state to another state in 6 steps is the transition time at which the activity state has transitioned from one state to another state; Prepare.
  • accelerations in three directions of the XYZ axes orthogonal to each other may be measured.
  • the eighth step for obtaining the step of the person to be measured from the acceleration measured in the first step and the step of the subject to be obtained in the eighth step.
  • the tenth step of measuring the biological information of the measurement subject, and the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value of the biological information measured in the tenth step An eleventh step of obtaining a statistical value including at least one of the 25% level values based on the activity state defined by the transition time corrected in the seventh step may be further provided.
  • the tenth step of measuring the heart rate of the measured person the eleventh step of calculating the exercise intensity of the measured person from the heart rate measured in the tenth step, and the eleventh step Statistical values including at least one of the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, and 25% level value of exercise intensity are defined by the transition time corrected in the seventh step. You may make it further provide the 13th process calculated
  • the first state is a wake-up state in which the person to be measured is awake
  • the second state is a bed state in which the person to be measured is in the wake-up.
  • the state after the transition is corrected by continuing for a predetermined time, and this correction is performed.
  • the delay caused by the above it is possible to obtain an excellent effect that it is possible to more accurately measure the activity state of the measurement subject focusing on lifestyle habits.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2C is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2D is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2C is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analysis
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing time-series changes in the activity state when the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is not used.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing time-series changes in the activity state when the activity state analysis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is used.
  • FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a system using the activity state analysis apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a configuration of a system using the activity state analysis apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing time-series changes in the activity state obtained by the activity state analysis apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing time-series changes in statistical values related to the heart rate of the measurement subject obtained by the activity state analysis apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of another activity state analysis apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13B is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13B is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Em
  • FIG. 13C is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 14 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15A is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15B is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 15C is an explanatory diagram for explaining the effect of the activity state analyzer according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 16 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • This activity state analysis apparatus includes a measurement unit 101, a tilt calculation unit 102, a posture determination unit 103, a body motion calculation unit 104, an activity state determination unit 105, an activity state correction unit 106, and a time correction unit 107.
  • the measurement unit 101 is composed of a well-known acceleration sensor, and is mounted on the measurement subject to measure acceleration.
  • the measurement unit 101 obtains a time series of accelerations by periodically measuring accelerations in three directions of the XYZ axes orthogonal to each other at, for example, a sampling rate of 25 Hz.
  • the inclination calculation unit 102 obtains the inclination angle of the body of the person to be measured from the acceleration measured by the measurement unit 101. For example, the inclination calculation unit 102 calculates ⁇ and ⁇ as the inclination of the measurement unit 101 with respect to the gravitational acceleration of the acceleration measured by the measurement unit 101 using the following equations.
  • ⁇ ( ⁇ 90 ⁇ ⁇ ⁇ 270) is the inclination of the Z axis of the acceleration sensor with respect to the vertical direction
  • ⁇ ( ⁇ 90 ⁇ ⁇ ⁇ 270) is the inclination of the X axis of the acceleration sensor with respect to the vertical direction
  • the unit is degrees. [Degree].
  • a x , A y , and A z are accelerations in the X, Y, and Z axis directions respectively measured by the measurement unit 101, and the unit is gravitational acceleration G (1.0G ⁇ 9.8 m / s 2 ).
  • G gravitational acceleration
  • the ratio of the measured value of the single axis to the magnitude (norm) of the acceleration vector in the X, Y, and Z axis directions measured by the measurement unit 101 is obtained, and the cosine ( By calculating an inverse function of (cosine), the inclination of the measurement unit 101 is calculated as a value having an angle dimension.
  • the output value of the measurement unit 101 may be substituted as it is, or a low-pass filter (for example, a smoothing filter) for smoothing the output value.
  • a low-pass filter for example, a smoothing filter
  • a value to which an FIR filter or a moving average filter) is applied may be used.
  • the posture determination unit 103 determines the posture of the measurement subject from the inclination of the measurement unit 101 obtained by the inclination calculation unit 102. For example, the posture determination unit 103 determines the posture by comparing the values of ⁇ and ⁇ calculated by Equations (1) and (2) with threshold values. Since the inclination of the measurement unit 101 reflects the inclination of the upper body of the measurement subject 101 wearing the measurement unit 101, the posture of the measurement subject can be calculated from the inclination of the measurement unit 101.
  • the posture determination unit 103 determines the posture of the person to be measured based on, for example, the following case classification.
  • the threshold for determining the posture does not coincide with the angle ( ⁇ 45, 45, 135, 225) that bisects each quadrant of the unit circle in the two-dimensional coordinates. This is because when the human body is standing upright, it is assumed that the range of motion of the back is large, such as when looking forward at something and bending down, or looking up and turning back.
  • a wide calculation area for the prone position measurement value is secured in accordance with the actual measurement value obtained by the measurement unit 101 installed on the trunk. This method is the same as the method of Non-Patent Document 1.
  • the definition of (i)-(vi) in the above calculation may be set (stored) in the attitude determination unit 103 as a table of ⁇ and ⁇ as shown in Table 1 below.
  • the body movement calculation unit 104 obtains the magnitude of body movement indicating the magnitude (intensity) of the measurement subject's movement from the acceleration measured by the measurement unit 101.
  • the activity state determination unit 105 determines whether the activity state of the measured person is the first state or the second state different from the first state based on the posture determined by the posture determination unit 103 and the magnitude of the body motion calculated by the body motion calculation unit 104. Determine if it is in a state.
  • the first state is, for example, a state where the person being measured is getting up (wake-up state).
  • the second state is, for example, a state where the measurement subject is lying (bedbed state).
  • the activity state determination unit 105 obtains, in time series, an activity state that indicates whether the first state is a wake-up state or the second state is a lie-down state.
  • the activity state determination unit 105 determines the activity state based on the following conditions.
  • the total time of the day 24 hours is the rising period during which the measured person is getting up and the period of being bedridden. The case where it is identified as the bed period will be described.
  • the body motion calculation unit 104 classifies the supine position and wake up in consideration of the magnitude (intensity) of the body motion.
  • the body motion calculation unit 104 uses the variance value of the time series data of acceleration measured by the measurement unit 101 as a reference for the size of the body motion with reference to the method described in Patent Document 1.
  • the acceleration norm value obtained from the measurement unit 101 at the i-th sampling time t i is a i
  • the population is 50 time-series acceleration data
  • the average is A i
  • the variance is S i 2 .
  • the activity state determination unit 105 performs a calculation according to the following state function f i according to the wake-up state and the lie-down state determined as described above, and determines the state at the i-th sampling time t i as the wake-up state. 1 indicating -1 indicating the bed condition is output.
  • the activity state correction unit 106 determines in advance the other states in the time series of the activity states obtained by the activity state determination unit 105 after the activity state transitions from one of the wake-up state and the bedridden state to another state. If the active state has transitioned from one state to another state, the active state has not transitioned from one state to another state. to decide.
  • an erroneous determination remains in the bed state determined by the activity state determination unit 105 described above. For example, when the body movement unconsciously exceeds a certain value, such as when turning over, an erroneous determination may occur in the determination by the activity state determination unit 105.
  • the activity state correction unit 106 suppresses this erroneous determination.
  • an erroneous determination is suppressed by providing a specified time that is specified in advance as a dead zone at the time of posture determination switching (state transition). Thereby, the further accuracy improvement of activity state determination is possible.
  • the activity state correction unit 106 uses the value of the state function f i output from the activity state determination unit 105 to sample the sampling time i that has returned ⁇ times from the state function at the sampling time i by the following method.
  • the function g i is calculated using each state function up to ⁇ .
  • is 0 or a positive integer.
  • the time correction unit 107 determines that the activity state has changed from one state to another state.
  • the time returned from the time determined by the stipulated time is defined as the transition time when the activity state transitions from one state to another state.
  • the time correction unit 107 corrects the output of the activity state correction unit 106 using the specified time as the delay time.
  • FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. 2D show a time-series change of f i indicating the active state.
  • 2C and 2D show a time series change of g i indicating the corrected activity state.
  • FIG. 2A shows the correct f i to be the correct answer, where 1 is the wake-up state and ⁇ 1 is the heel-up state.
  • FIG. 2B erroneous determination occurs.
  • the active state correction unit 106 corrects the time series change of f i in which the erroneous determination shown in FIG. 2B occurs, as shown in FIG. 2C, g i in which the erroneous determination is corrected is obtained.
  • the switching time between the wake-up state and the heel-up state is delayed by a specified time.
  • Embodiment 1 when measurement is performed for 24 hours will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • g ′ i converted ⁇ 1 to 0 in order to save bits used in the calculation.
  • the determination value is dissipated due to instantaneous posture fluctuation, and a general user who is unaccustomed to handling electronic devices. It is difficult to understand the results.
  • 1 on the vertical axis indicates a state in which the left half is upward.
  • 2 on the vertical axis in FIG. 3 is a state in which the right half is facing upward.
  • 3 on the vertical axis in FIG. 3 is the prone state.
  • the activity state correction unit 106 and the time correction unit 107 since it is corrected by the activity state correction unit 106 and the time correction unit 107, as shown in FIG. The state can be easily grasped.
  • the dead zone is corrected and the delay due to this correction is performed so as to eliminate the disturbance due to the instantaneous change in body position.
  • the 24 hours spent by the person can be identified as the wake-up period and the bedtime period, and the activity state of the person being measured can be appropriately grasped.
  • the activity state analysis method using the activity state analysis apparatus in the first embodiment described above includes the following steps.
  • the measurement unit 101 measures acceleration in the movement of the measurement subject (first step). For example, the measurement unit 101 periodically measures accelerations in three directions of the XYZ axes orthogonal to each other, for example, at a sampling rate of 25 Hz, thereby obtaining a time series of accelerations.
  • the inclination calculation unit 102 obtains the inclination angle of the upper body of the measurement subject (second step).
  • the posture determination unit 103 determines the posture of the measurement subject from the inclination angle obtained by the inclination calculation unit 102 (second step) (third step).
  • the body motion calculation unit 104 obtains the magnitude of the body motion of the measurement subject (fourth step).
  • the activity state determination unit 105 determines that the activity state of the measurement subject is It is determined whether the user is in the wake-up state (first state) or the bed-up state (second state) (fifth step).
  • the activity state correction unit 106 transitions from one state of the wake-up state and the bedridden state to another state. Later, if another state continues for a predetermined time, it is determined that the activity state has transitioned from one state to another state, and if the other state does not continue for the specified time, the activity state changes from one state to another. It is determined that the state has not been changed to (No. 6).
  • the activity state correction unit 106 determines that the state has transitioned from one state to another state, it is determined in the sixth step that the activity state has transitioned from one state to another state.
  • the time returned from the time by the specified time is set as the transition time at which the activity state transits from one state to another state (seventh step).
  • the above-described activity state analysis apparatus is a computer device including a CPU (Central Processing Unit), a main storage device, an external storage device, a network connection device, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • main storage device main storage device
  • an external storage device external storage device
  • network connection device and the like.
  • Each function mentioned above is implement
  • Each function may be distributed among a plurality of computer devices.
  • the sensor terminal 202 is attached to the trunk of the person 201 to be measured, and the result measured by the sensor terminal 202 is relayed to the relay terminal 203 and transmitted to the external terminal 204.
  • the acceleration detection direction X in the sensor terminal 202 is arranged in parallel in the left-right direction of the body of the person 201 to be measured.
  • the acceleration detection direction Y in the sensor terminal 202 is arranged in parallel in the front-rear direction of the body of the person 201 to be measured.
  • the acceleration detection direction Z in the sensor terminal 202 is arranged parallel to the vertical direction of the body of the person to be measured 201.
  • the sensor terminal 202 includes an acceleration sensor 301, a detection unit 302, a storage unit 303, an analysis unit 304, a transmission processing unit 305, and a communication interface 306.
  • the relay terminal 203 includes a communication interface 311, a reception processing unit 312, a storage unit 313, an analysis unit 314, a transmission processing unit 315, and a communication interface 316.
  • the external terminal 204 includes a communication interface 321, a reception processing unit 322, a storage unit 323, an analysis unit 324, a control unit 325, and an operation device 326.
  • the acceleration sensor 301 measures accelerations in three directions of XYZ axes orthogonal to each other.
  • the detection unit 302 converts the analog acceleration signal measured by the acceleration sensor 301 into digital acceleration data at a predetermined sampling rate and outputs the digital acceleration data.
  • the measurement unit 101 in the above-described embodiment corresponds to the acceleration sensor 301.
  • the storage unit 303 stores the acceleration data digitized by the detection unit 302.
  • the analysis unit 304 obtains an activity state based on acceleration data stored in the storage unit 303.
  • the analysis unit 304 includes the inclination calculation unit 102, the body motion calculation unit 104, the posture determination unit 103, the activity state determination unit 105, the activity state correction unit 106, and the time correction unit 107 in the above-described embodiment.
  • the transmission processing unit 305 transmits the acceleration data stored in the storage unit 303 to the relay terminal 203 through the communication interface 306.
  • the communication interface 306 includes, for example, a calculation interface and an antenna corresponding to a wireless data communication standard such as LTE (Long Term Evolution), a third generation mobile communication system, a wireless LAN (Local Area Network), and Bluetooth (registered trademark). Yes.
  • the relay terminal 203 transmits data to the communication interface 311 that receives data transmitted from the sensor terminal 202, the reception processing unit 312, the storage unit 313, the analysis unit 314, the transmission processing unit 315, and the external terminal 204.
  • Communication interface 316 The communication interface 311 that receives data transmitted from the sensor terminal 202, the reception processing unit 312, the storage unit 313, the analysis unit 314, the transmission processing unit 315, and the external terminal 204.
  • the external terminal 204 operates to a communication interface 321 that receives data transmitted from the relay terminal 203, a reception processing unit 322, a storage unit 323, an analysis unit 324, and an operation device 326 that operates based on the analyzed data. And a control unit 325 for instructing an instruction.
  • the control unit 325 causes the operation device 326 to perform an operation that supports the measurement subject based on the information stored in the storage unit 323.
  • the motion device 326 includes a video output device (monitor, etc.), an audio output device (speaker, musical instrument, etc.), a light source (LED: Light Emitting Diode or a light bulb), an actuator (vibrator, robot arm, electrotherapy device), thermal device ( Heater or Peltier element).
  • a video output device monitoring, etc.
  • an audio output device sound output device
  • a light source LED: Light Emitting Diode or a light bulb
  • an actuator vibrator, robot arm, electrotherapy device
  • thermal device Heater or Peltier element
  • the analysis unit 304 of the sensor terminal 202, the analysis unit 314 of the relay terminal 203, and the analysis unit 324 of the external terminal 204 may be configured to include only one or two, not all. Further, the analysis processing may be distributed to the analysis unit 304, the analysis unit 314, and the analysis unit 324 according to each step of the activity state analysis method according to the first embodiment.
  • the result according to g ′ i shown in FIG. 2D is presented in the operating device 326 in the external terminal 204. Further, the operation device 326 not only presents the above-described activity state analysis result, but also gives a sound, vibration, contact, heat, Notify changes in activity status by encouraging cues by cold air.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the activity state analysis apparatus includes a measurement unit 101, a tilt calculation unit 102, a posture determination unit 103, a body motion calculation unit 104, an activity state determination unit 105, an activity state correction unit 106, and a time correction unit 107. These configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the activity state analysis apparatus includes a pace calculation unit 108 and a walking period specifying unit 109 in addition to the above-described configuration.
  • the step calculation unit 108 obtains the step of the person to be measured from the acceleration measured by the measurement unit 101.
  • the step calculation unit 108 obtains the step of the person being measured from the time series data of the acceleration measured by the measurement unit 101.
  • the acceleration at rest is approximately 1G, but the acceleration time change in the walking state or the running state has a characteristic of showing a vibration waveform centered on 1G.
  • the lower limit threshold and the upper limit threshold are 0.9G and 1.1G, respectively, the timing below the lower limit threshold or the timing above the upper limit threshold is detected from the obtained acceleration time series data, and the two times For example, when the detection occurs within one second, it is counted as one step on the assumption that a walking motion has occurred. Also, the pace (spm) can be obtained by converting how many times this count occurs per unit time (see Patent Document 1).
  • the walking period specifying unit 109 determines whether the measured person is included in the wake-up state (first state) defined by the transition time corrected by the time correcting unit 107 based on the measured person's pace determined by the pace calculating unit 108.
  • the period of the walking state that was walking is specified.
  • the walking period specifying unit 109 sets the period in which the pace measured by the pace calculation unit 108 exceeds 15 spm from the period of getting up as the walking state period.
  • traveling is also included in walking.
  • the following steps are added to the steps of the activity state analysis method using the activity state analysis apparatus according to the first embodiment.
  • the pace calculation unit 108 obtains the step of the measurement subject (eighth step).
  • the wake-up state defined by the transition time corrected by the time correction unit 107 (seventh step) by the walking period specifying unit 109 based on the measured subject's step determined by the pace calculation unit 108 (eighth step) From this period, the period of the walking state in which the measurement subject was walking is specified (9th step).
  • the active state is obtained in time series as shown in FIG.
  • the walking period specifying unit 109 outputs 2 as the walking state.
  • 8B is an enlarged view of a part of FIG. 8A.
  • the walking state is shown independently. As described above, according to the second embodiment, it is not only that the user gets up, but, for example, the period when the walking frequency is high can be grasped at a glance.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing the configuration of the activity state analysis apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the activity state analysis apparatus includes a measurement unit 101, a tilt calculation unit 102, a posture determination unit 103, a body motion calculation unit 104, an activity state determination unit 105, an activity state correction unit 106, and a time correction unit 107. These configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the activity state analysis apparatus includes an electrocardiograph side unit 111, a heart rate calculation unit 112, and a statistical value calculation unit 113 in addition to the above-described configuration.
  • the electrocardiograph side unit 111 and the heart rate calculation unit 112 constitute a biological information measurement unit.
  • the electrocardiograph side unit 111 measures electrical information (cardiac potential) of the measurement subject's heart.
  • the heart rate calculation unit 112 calculates at least one of a heart rate interval (RRI) and a heart rate from the measurement value measured by the electrocardiograph side unit 111.
  • RRI heart rate interval
  • the heartbeat interval and the heart rate are obtained as biological information.
  • the statistical value calculation unit 113 is at least one of the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, and 25% level value of the heart rate interval and heart rate obtained by the heart rate calculation unit 112. Find statistics including The statistical value calculation unit 113 obtains a statistical value based on the activity state defined by the transition time corrected by the time correction unit 107. The statistical value calculation unit 113 obtains the statistical value for each state such as supine position or waking up in the active state corrected by the time correction unit 107.
  • the following steps are added to the steps of the activity state analysis method using the activity state analysis apparatus according to the first embodiment.
  • the measurement subject's biological information is measured (10th step). More specifically, the electrical activity of the measurement subject's heart is measured by the electrocardiograph side unit 111, and the heart rate calculation unit 112 calculates the heartbeat interval and the heart rate from the measured values measured by the electrocardiograph side unit 111. At least one is calculated as biometric information.
  • the statistical value calculation unit 113 has at least one average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, and 25% level value of the heart rate interval and heart rate determined by the heart rate calculation unit 112. A statistical value including at least one of the above is obtained based on the activity state defined by the transition time corrected in the seventh step (11th step).
  • FIG. 10 shows the wake-up state (black circle) and the heel-up state (black square) as the active state.
  • FIG. 10 shows the heart rate statistics in these states.
  • the average value is indicated by a black circle or a black square point
  • the upper error bar is the maximum value
  • the lower error bar is the minimum value.
  • exercise intensity may be used instead of heart rate.
  • an exercise intensity calculation unit 114 is provided, and the exercise intensity is calculated from the heart rate calculated by the heart rate calculation unit 112.
  • the exercise intensity may be obtained by (measured heart rate ⁇ resting heart rate of the subject) ⁇ (maximum heart rate of the subject ⁇ resting heart rate) (see Non-Patent Document 3).
  • the maximum heart rate of the person to be measured may be 220 minus the age of the person to be measured.
  • the resting heart rate of the person to be measured may be 60.
  • the maximum heart rate of the person to be measured and the resting heart rate of the person to be measured may be actually measured in advance.
  • a heart rate during a period in which the subject is sitting at rest may be used.
  • an average value, a median value, and a minimum value may be obtained from the heart rate during the bed period of the previous day and the bed period during the night (0 o'clock to 5 o'clock) of the previous day, and this may be used as the resting heart rate.
  • the statistical value calculation unit 113a is a statistical value including at least one of the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, and 25% level value of the exercise intensity obtained by the exercise intensity calculation unit 114. Ask for.
  • the statistical value calculation unit 113a obtains the above-described statistical value based on the activity state defined by the transition time corrected by the time correction unit 107.
  • the statistical value calculation unit 113a obtains the statistical value for each state such as the supine position and the wake-up in the active state corrected by the time correction unit 107.
  • the following steps are added to the steps of the activity state analysis method using the activity state analysis apparatus in the first embodiment described above.
  • the electrical activity of the measurement subject's heart is measured by the electrocardiograph side 111 (tenth step).
  • the heart rate calculation unit 112 calculates the heart rate from the measurement value measured by the electrocardiograph side unit 111 (10th step) (11th step).
  • the exercise intensity calculation unit 114 calculates the exercise intensity from the heart rate obtained by the heart rate calculation unit 112 (11th step) (12th step).
  • the average value, median value, maximum value, minimum value, standard deviation, 75% level value, 25% level value of the exercise intensity obtained by the statistical value calculation unit 113 by the exercise intensity calculation unit 114 (12th step) A statistical value including at least one of the above is obtained based on the activity state defined by the transition time corrected in the seventh step (13th step).
  • the biological information may be a heart rate measured by a pulsometer side part that measures physical contraction of the pulse of the measurement subject.
  • the biological information may be a respiratory state measured by an impedance meter side unit that measures a respiratory state by measuring the impedance of the body of the measurement subject.
  • the biological information may be blood pressure measured by a sphygmomanometer side that measures the blood pressure of the measurement subject.
  • the biological information may be a body temperature measured by a thermometer side part that measures the body temperature of the measurement subject.
  • the biometric information may be myoelectricity measured at the side of the electromyograph that measures myoelectricity of the measurement subject.
  • the biological information may be a weight measured by a weight scale side part that measures the weight of the person to be measured.
  • the biological information may be calorie consumption measured by a calorimeter side portion that measures the calorie consumption of the measurement subject.
  • the biological information may be activity or sleep activity measured by an activity meter side that measures the activity and sleep activity of the measurement subject using an electroencephalograph or an acceleration sensor.
  • the biological information may be perspiration measured by a perspiration meter side that measures perspiration of the measurement subject.
  • This active state analysis apparatus includes a measuring unit 101, a tilt calculating unit 102, a posture determining unit 103, a body motion calculating unit 104, an active state determining unit 105, an active state correcting unit 106, a time correcting unit 107, and a pace calculating unit 108. And a walking period specifying unit 109. These configurations are the same as those in the second embodiment described above.
  • the activity state analysis apparatus includes a data adjustment unit 115 in addition to the above-described configuration.
  • the data adjustment unit 115 assigns priorities to the status data obtained in the time series including the wake-up state (first state) and the bedridden state (second state) obtained in time series. Downsample.
  • the walking state is also included in the activity state.
  • the data of the activity state is a time series corrected by the time correction unit 107, and is determined by the activity state determination unit 105 and corrected by the activity state correction unit 106. It consists of the data of the specified walking state.
  • the data adjustment unit 115 down-samples data every second, for example, every minute. In this down-sampling process, the data adjustment unit 115 gives priority to walking, getting up, and standing, and gives priority to walking.
  • the data adjustment unit 115 holds, for example, one minute (60 points) of activity state data obtained every second. Next, when the data adjustment unit 115 determines that walking is continued for 6 seconds (six points) continuously within the held one minute period, it determines that one point of data after downsampling is walking. To do. Note that the duration for determination is not limited to 6 seconds. However, 6 seconds is a time required for walking about 10 steps for a healthy person and about 6 steps for an elderly patient, and it is appropriate because a slight walking that is slightly shifted to the side can be eliminated. . If the walking state cannot be obtained continuously for 6 seconds, the data adjustment unit 115 employs the longer one of the minutes included in the wake-up or the bed as one point of data after downsampling. If the number of wake-up points and the same number of points (time) are the same, the data adjustment unit 115 gives priority to wake-up.
  • the data adjustment unit 115 down-samples the activity state data obtained in time series.
  • FIG. 13A is time-series data of an active state before downsampling.
  • FIG. 13B shows a result of down-sampling every minute by the data adjustment unit 115.
  • FIG. 13C shows a down-sampling result obtained by mechanically extracting data at a frequency of once every 60 times with respect to data every second.
  • the third embodiment since priority is given to each state and down-sampling is performed, as shown in FIG. 13B, down-sampling can be performed in a state in which lack of walking state is reduced. As a result, according to the third embodiment, it is possible to efficiently use time-series active state data, and to avoid CPU and memory resource pressure when presenting data. it can.
  • This active state analysis apparatus includes a measuring unit 101, a tilt calculating unit 102, a posture determining unit 103, a body motion calculating unit 104, an active state determining unit 105, an active state correcting unit 106, a time correcting unit 107, and a pace calculating unit 108.
  • the walking period specifying unit 109 and the data adjusting unit 115 are provided. These configurations are the same as those in the fourth embodiment.
  • the activity state analysis apparatus includes a data addition adjustment unit 116 in addition to the configuration described above.
  • the data addition adjustment unit 116 further down-samples the time series data of the active state output from the data adjustment unit 115 by giving priority to each state.
  • the walking state is included in the activity state.
  • the data of the activity state is a time series corrected by the time correction unit 107, and is determined by the activity state determination unit 105 and corrected by the activity state correction unit 106. It consists of the data of the specified walking state.
  • the data addition adjustment unit 116 down-samples the data in the active state taken every minute by the data adjustment unit 115 every 30 minutes, and extracts one point every 30 points in time series.
  • the data addition adjustment unit 116 gives priority to walking if 10 points or more are included, and this portion is set as a walking state in the result of downsampling in 30 minutes. . This is because if the user walks for about one third of the period, leaving the walk as a history is intuitively realized as a life log. If walking is not included, priority is given to the one with the highest frequency of waking up or lying down.
  • FIG. 15A shows time-series data of an active state before down-sampling by the data adjustment unit 115 and the data addition adjustment unit 116.
  • FIG. 15B shows a result of downsampling every 30 minutes by the data adjustment unit 115 and then downsampling again every 30 minutes by the data addition adjustment unit 116.
  • FIG. 15C shows the result of downsampling every 30 minutes by the data adjustment unit 115.
  • the activity state analysis apparatus includes a measurement unit 101, a tilt calculation unit 102, a posture determination unit 103, a body motion calculation unit 104, an activity state determination unit 105, an activity state correction unit 106, and a time correction unit 107. These configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the activity state analysis apparatus according to the fifth embodiment includes a data adjustment unit 117 and a data addition adjustment unit 118 in addition to the configuration described above.
  • the data adjustment unit 117 assigns priorities to the status data obtained in the time series including the wake-up state (first state) and the bedridden state (second state) obtained in time series. Downsample.
  • the data adjustment unit 117 down-samples data every second, for example, every minute. In this downsampling process, the data adjustment unit 117 gives priority to the wake-up and the heel-up, and the data adjustment unit 117 gives priority to the wake-up when the scores (time) of the wake-up and the heel-up are the same.
  • the data addition adjustment unit 118 further down-samples the time series data of the active state output from the data adjustment unit 117, giving priority to each state.
  • the activity state data is time-series corrected by the time correction unit 107 and is determined by the activity state determination unit 105 and is composed of the wake-up state and the bed state corrected by the activity state correction unit 106.
  • the data adjustment unit 117 and the data addition adjustment unit 118 By down-sampling by the data adjustment unit 117 and the data addition adjustment unit 118, the number of active data can be thinned out and reduced.
  • the activity state correction unit performs a correction by providing a dead zone, and the delay correction by this correction is corrected to the time. Since this is performed in the department, it becomes possible to measure the activity state of the person to be measured focusing on lifestyle habits more accurately.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, it goes without saying that Embodiment 2 and Embodiment 3 may be combined. Further, the first state may be a standing state and the second state may be a sitting state.

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Abstract

測定部(101)は、被測定者に装着されて加速度を測定する。体動算出部(104)は、測定部(101)が測定した加速度より被測定者の体動の大きさを求める。活動状態判定部(105)は、姿勢決定部(103)が決定した姿勢および体動算出部(104)が算出した体動の大きさより、被測定者が第1状態(起床状態)か第2状態(臥床状態)かを示す活動状態を時系列に求める。活動状態補正部(106)は、活動状態が遷移した後の活動状態が予め定められている規定時間継続したら、活動状態算出部(105)が求めた活動状態の遷移がなされたものとする。時刻補正部(107)は、活動状態補正部(106)が判断した活動状態の遷移時刻を規定時間戻す。

Description

活動状態解析装置および方法
 本発明は、活動状態解析装置および方法に関し、特に被測定者に装着されたセンサにより計測される生体情報をもとにその被測定者の活動状態を解析する活動状態解析装置および方法に関する。
 近年、ユーザ(被測定者)が装着しているセンサから、被測定者の生体情報を検出する技術が提案されている。このような生体情報測定技術の1つとして、XYZ軸の3方向の加速度を検出する3軸の加速度センサにより測定した加速度データより被測定者の姿勢を算出し、この姿勢から身体活動を把握し、生活習慣調査に役立てる技術が、例えば非特許文献1で提案されている(例えば非特許文献1のp.67を参照)。
 非特許文献1では、3軸加速度の平均値から被測定者の姿勢が立位か臥位かを推定している。更に、非特許文献1では、臥位時には4つの方向(LyingLeft、LyingRight、LyingFaceUp、LyingFaceDown)を、立位時には被測定者の状態の傾斜角度を各軸の平均値より算出している。
特開2016-182160号公報
「hitoeトランスミッターSDK APIマニュアル」、NTT DOCOMO, INC. 、2016年11月14日。 幸田 剣、「積極的な離床および運動負荷の意義と重要性その生理学的機序」、平成25年度地域リハビリテーションに関わる人材育成研究会、2013年、http://wakayama-med-reha.com/wp-content/uploads/2013/12/31bc2df5f92f959aaabc9d676a556abe.pdf。 https://ja.wikipedia.org/wiki/運動強度。
 しかしながら、上述した加速度センサによる姿勢判定の技術では、データが取得された時点において例外的な***が取られた場合に、誤った判定をしてしまうという問題があった。
 例えば、立位にあった被測定者が、靴ひもを結び直す際に数秒間だけ前かがみの姿勢をとった場合、上述した技術では、うつ伏せ(LyingFaceDown)と誤判定される。このような誤判定は、秒単位の動作の遷移を計測対象としたモーションキャプチャのような用途であればともかく、生活習慣調査のように、状態の継続時間に着目して身体の活動状態を計測する場合においては著しく問題となる。
 例えば、リハビリテーション分野においては、臥床が続くと低血圧になりやすいなどの悪影響が指摘されており、座位・立位の重要性が指摘されている(非特許文献2)。このような観点では、患者の活動状態の継続期間が着目される。この継続時間は、一般的に数時間から数日、数週間といった時間規模である。生活習慣調査においては、上述の靴ひもを結び直した際になされるうつ伏せの判定は、利便性を与えるどころか誤解を招く一因になるので、継続性を把握するうえでの擾乱として、一時的な例外として除外されるべきである。このように、従来の技術は、習慣としての活動状態を計測する場合には、適用できないという問題があった。
 本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、生活習慣に着目した被測定者の活動状態をより正確に計測できるようにすることを目的とする。
 本発明に係る活動状態解析装置は、被測定者に装着されて加速度を測定する測定部と、測定部が測定した加速度より被測定者の上体の傾斜の角度を求める傾斜算出部と、傾斜算出部が求めた傾斜の角度より被測定者の姿勢を決定する姿勢決定部と、測定部が測定した加速度より被測定者の体動の大きさを求める体動算出部と、姿勢決定部が決定した姿勢および体動算出部が算出した体動の大きさより、被測定者の活動状態が第1状態か、第1状態とは異なる第2状態かを判定する活動状態判定部と、活動状態判定部が求めた活動状態の時系列において活動状態が第1状態および第2状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に他の状態が予め規定された規定時間継続したら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断し、他の状態が規定時間継続しなかったら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移しなかったと判断する活動状態補正部と、活動状態補正部が活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断したときは、活動状態補正部が活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断した時刻から規定時間戻した時刻を、活動状態が一の状態から他の状態に遷移した遷移時刻とする時刻補正部とを備える。
 上記活動状態解析装置において、測定部は、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を測定するようにしてよい。
 上記活動状態解析装置において、測定部が測定した加速度より被測定者の歩調を求める歩調算出部と、歩調算出部が求めた被測定者の歩調より、時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された第1状態の期間のうち被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する歩行期間特定部とを備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析装置において、時系列に得られている第1状態、第2状態からなる活動状態のデータを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングするデータ調整部を更に備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析装置において、データ調整部から出力される活動状態の時系列データを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングするデータ追加調整部を更に備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析装置において、被測定者の生体情報を計測する生体情報計測部と、生体情報計測部が計測した生体情報の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める統計値算出部とをさらに備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析装置において、被測定者の心拍数を計測する心拍数計測部と、心拍数計測部が計測した心拍数から被測定者の運動強度を算出する運動強度算出部と、運動強度算出部が求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める統計値算出部とをさらに備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析装置において、第1状態は、被測定者が起床している起床状態であり、第2状態は、被測定者が臥床している臥床状態である。
 本発明に係る活動状態解析方法は、被測定者の動作における加速度を測定する第1工程と、第1工程で測定した加速度より被測定者の上体の傾斜の角度を求める第2工程と、第2工程で求めた傾斜の角度より被測定者の姿勢を決定する第3工程と、第1工程で測定した加速度より被測定者の体動の大きさを求める第4工程と、第3工程で決定した姿勢および第4工程で算出した体動の大きさより被測定者の活動状態が第1状態か、第1状態とは異なる第2状態かを判定する第5工程と、第5工程で求めた活動状態の時系列において活動状態が第1状態および第2状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に他の状態が予め規定された規定時間継続したら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断し、他の状態が規定時間継続しなかったら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移しなかったと判断する第6工程と、第6工程で活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断したときは、第6工程で活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断した時刻から規定時間戻した時刻を、活動状態が一の状態から他の状態に遷移した遷移時刻とする第7工程とを備える。
 上記活動状態解析方法において、第1工程では、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を測定するようにすればよい。
 上記活動状態解析方法において、第1工程で測定した加速度より被測定者の歩調を求める第8工程と、第8工程で求めた被測定者の歩調より、第7工程で補正された遷移時刻で規定された第1状態の期間のうち被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する第9工程とを備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析方法において、被測定者の生体情報を計測する第10工程と、第10工程で計測した生体情報の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、第7工程で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める第11工程とをさらに備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析方法において、被測定者の心拍数を計測する第10工程と、第10工程で計測した拍数から被測定者の運動強度を算出する第11工程と、第11工程で求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、第7工程で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める第13工程とをさらに備えるようにしてもよい。
 上記活動状態解析方法において、第1状態は、被測定者が起床している起床状態であり、第2状態は、被測定者が臥床している臥床状態である。
 以上説明したように、本発明によれば、体動算出部が求めた体動の大きさに加え、遷移した後の状態が予め規定された規定時間継続されたことにより補正を行い、この補正による遅延を補正するようにしたので、生活習慣に着目した被測定者の活動状態をより正確に計測できるという優れた効果が得られる。
図1は、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図2Aは、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図2Bは、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図2Cは、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図2Dは、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図3は、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置を用いない場合の活動状態の時系列変化を示す説明図である。 図4は、本発明の実施の形態1における活動状態解析装置を用いた場合の活動状態の時系列変化を示す説明図である。 図5は、実施の形態1における活動状態解析装置を用いたシステムを説明するための構成図である。 図6は、実施の形態1における活動状態解析装置を用いたシステムの構成を示す構成図である。 図7は、本発明の実施の形態2における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図8は、実施の形態2における活動状態解析装置により得られた活動状態の時系列的な変化を示す特性図である。 図9は、本発明の実施の形態3における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図10は、実施の形態3における活動状態解析装置により得られた被測定者の心拍数に関する統計値の時系列的な変化を示す特性図である。 図11は、本発明の実施の形態3における他の活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図12は、本発明の実施の形態4における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図13Aは、本発明の実施の形態4における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図13Bは、本発明の実施の形態4における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図13Cは、本発明の実施の形態4における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図14は、本発明の実施の形態5における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。 図15Aは、本発明の実施の形態5における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図15Bは、本発明の実施の形態5における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図15Cは、本発明の実施の形態5における活動状態解析装置による効果を説明するための説明図である。 図16は、本発明の実施の形態6における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。
 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態1]
 はじめに、本発明の実施の形態1に係る活動状態解析装置の構成について図1を用いて説明する。この活動状態解析装置は、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107を備える。
 測定部101は、よく知られた加速度センサから構成され、被測定者に装着されて加速度を測定する。測定部101は、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を周期的に例えば、25Hzのサンプリングレートで測定することで、加速度の時系列を得る。
 傾斜算出部102は、測定部101が測定した加速度より被測定者の上体の傾斜の角度を求める。例えば、傾斜算出部102は、測定部101に測定された加速度の重力加速度に対する測定部101の傾きとして、以下の式によりθ、φを算出する。
 ここで、θ(-90≦θ<270)は鉛直方向に対する加速度センサのZ軸の傾き、φ(-90≦φ<270)は鉛直方向に対する加速度センサのX軸の傾きであり、単位は度[degree]である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 Ax、Ay、Azは、それぞれ測定部101によって測定されたX,Y,Z軸方向の加速度であり、単位は重力加速度G(1.0G≒9.8m/s2)である。式(1)と式(2)では、測定部101によって測定されたX,Y,Z軸方向の加速度の合成ベクトルの大きさ(ノルム)に対する単軸の計測値の比を求め、更に余弦(コサイン)の逆関数を求めることで、測定部101の傾きを角度の次元をもつ値として算出している。
 式(1)および式(2)のAx、Ay、Azは、測定部101の出力値をこのまま代入してもよいし、この出力値に対して平滑化のためのローパスフィルタ(例えばFIRフィルタや移動平均フィルタ)を適用した値を用いてもよい。
 姿勢決定部103は、傾斜算出部102が求めた測定部101の傾きより被測定者の姿勢を決定する。例えば、姿勢決定部103は、式(1)と式(2)で算出したθ、φの値を閾値と比較をすることで姿勢を決定する。測定部101の傾きは、測定部101を身に着けた被測定者の上体の傾きを反映するため、測定部101の傾きから被測定者の姿勢を算出できる。
 姿勢決定部103は、例えば次のような場合分けに基づいて被測定者の姿勢を決定する。
(i)立位(正立):30≦θ<140のとき。
(ii)立位(倒立):θ<-40または220<θのとき。
(iii)臥位(左半身が上に位置する):(φ≦-50または230<φ)かつ(-40≦θ<30)のとき、もしくは、(φ≦-50または230<φ)かつ(140<θ<220)のとき。
(iv)臥位(右半身が上に位置する):(50<φ<130)かつ(-40≦θ<30)のとき、もしくは、(50<φ<130)かつ(140<θ<220)のとき。
(v)臥位(仰向け):(130≦φ≦230)かつ(-40≦θ<30)のとき、もしくは、(130≦φ≦230)かつ(140<θ<220)のとき。
(vi)臥位(うつ伏せ):(-50≦φ≦50)かつ(-40≦θ<30)のとき、もしくは、(-50≦φ≦50)かつ(140<θ<220)のとき。
 上記の場合分けの条件では、姿勢を判定する閾値は、2次元座標における単位円の各象限を二等分する角度(-45,45,135,225)と一致していない。これは、人体の正立時には、何かを覗き込む際などで前にかがむ場合や、上を見上げて背中をそらす場合など、背中の可動域が大きいことが想定されるためである。上記の例では、体幹に設置された測定部101による計測値の実体に合わせて、正立とする算出領域を臥位の計測値に対して広く確保している。この手法は、非特許文献1の手法と同様である。
 上述した算出における(i)-(vi)の定義は、以下の表1に示すようなθ、φのテーブルとして姿勢決定部103に設定(記憶)しておけばよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 体動算出部104は、測定部101が測定した加速度より被測定者の動作の大きさ(激しさ)を示す体動の大きさを求める。
 活動状態判定部105は、姿勢決定部103が決定した姿勢および体動算出部104が算出した体動の大きさより、被測定者の活動状態が第1状態か、第1状態とは異なる第2状態かを判定する。第1状態は、例えば、被測定者が起床している状態(起床状態)である。また、第2状態は、例えば、被測定者が臥床している状態(臥床状態)である。以下では、活動状態判定部105が、第1状態として起床状態か、第2状態として臥床状態かを示す活動状態を時系列に求める場合を例に説明する。
 例えば、活動状態判定部105は、以下に示す条件に基づいて、活動状態を判定する。以下では、中長期的な被測定者の活動傾向の把握として、1日の総時間(24時間)を、被測定者が起床している期間である起床期間と、臥床している期間である臥床期間とに識別する場合について説明する。
 まず、場合分け(i)~(ii)によって姿勢が立位と判定された場合は、起床に分類する。一方、場合分け(iii)~(vi)によって臥位と算出された場合は、例えば、立位における前かがみ時であってもうつ伏せとの誤判定がなされる可能性があるため、判定の精度を高める必要がある。精度向上のため、体動算出部104が求めた体動の大きさ(激しさ)を考慮のうえで、臥位と起床との分類を行う。
 体動算出部104においては、体動の大きさの指標として、特許文献1に記載の手法を参考とし、測定部101が測定している加速度の時系列データの分散値を用いる。計測開始時刻から加速度データのサンプリング毎に1ずつ増加する正の整数をiとする(i=1,2,…)。例えば、i番目のサンプリング時間tiにおいて測定部101より得られた加速度ノルムの値をai、母集団を時系列の50点の加速度データ、平均をAi、分散値をSi 2としたとき、以下のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 分散値Si 2が一定の大きさを超える場合は、意識的な体動が生じたものと捉えることができ、前かがみ等の姿勢を目的に応じて一時的にとった可能性が高い。このため、この場合は、場合分け(iii)~(vi)であっても、被測定者が起床状態にあると判断し、起床として分類する。例えば、(iii)-(vi)を満たし、かつSi 2≧0.01を満たした場合は、起床状態とする。一方、Si 2≧0.01を満たさず、(iii)-(vi)を満たした場合は、臥床状態とする。
 活動状態判定部105は、上記のように判定された起床状態と臥床状態とに応じて、次に示す状態関数fiによる演算を行い、i番目のサンプリング時間tiにおける状態を、起床状態を示す1か、臥床状態を示す-1を出力する。
i=1(起床と判定した場合)
i=-1(臥床と判定した場合)
 活動状態補正部106は、活動状態判定部105が求めた活動状態の時系列において、活動状態が起床状態および臥床状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に他の状態が予め規定された規定時間継続したら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断し、他の状態が規定時間継続しなかったら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移しなかったと判断する。
 前述した活動状態判定部105で判定した臥床状態には、誤判定が残存する可能性がある。例えば、寝返りを打った際など、無意識に体動が一定値を超えた場合に、活動状態判定部105の判定に誤判定が生じうる。この誤判定の抑止を、活動状態補正部106において行う。この方法として、過去の履歴を参照により、姿勢判定の切り替わり(状態の遷移)時において、不感帯として予め規定された規定時間を設けることで誤判定を抑止する。これにより、活動状態判定の更なる精度向上が可能である。
 活動状態補正部106は、例えば、活動状態判定部105から出力された状態関数fiの値から、次の様な手法により、サンプリング時刻i番目の状態関数からこれよりα番戻ったサンプリング時刻i-αまでの各状態関数を用い、関数giを算出する。ここで、αは0もしくは正の整数とする。
i=fi(fi=fi-1=・・・=fi-αのとき)
i=gi-1(fi=fi-1=・・・=fi-αが成立しない、すなわちfiからfi-αにおいて1つでも等号が成立しないとき)
 例えば、g1=f1とし、また、α=500とする。なお、データ数が500に満たない場合は、αはデータ個数と同じ値とする。測定部101におけるサンプリングレートを25Hzとすると、gi=fiが成立するのは、最短で計測開始から20[秒](=500/25)が経過した後となる。α=500とした場合、fiの切り替わりは、切り替わった後の状態のまま20秒間連続しなければ、giに反映されない。このように、活動状態補正部106では、上述した時間(20秒)を規定時間とし、遷移した後の活動状態が規定時間継続した場合は、活動状態の遷移がなされたものとする。
 時刻補正部107は、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと活動状態補正部106が判断したときは、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと活動状態補正部106が判断した時刻から規定時間戻した時刻を、活動状態が一の状態から他の状態に遷移した遷移時刻とする。
 これは、活動状態補正部106により補正された活動状態においては、起床状態と臥床状態との遷移の時刻が、規定時間ずれる(遅れる)からである。上述した例では、起床状態から臥床状態への遷移の時刻が20秒遅延することになる。従って、時刻補正部107は、規定時間を遅延時間とし、活動状態補正部106の出力を補正する。時刻補正部107は、例えば、時系列に求められている活動状態補正部106の出力giのタイムスタンプを20秒早めたg’i=gi+αを出力する。
 次に、図2A、図2B、図2C、図2Dを用いて実施の形態1における効果について説明する。図2A、図2Bは、活動状態を示すfiの時系列の変化を示している。また、図2C、図2Dは、補正された活動状態を示すgiの時系列の変化を示している。
 図2Aは、正解となるべき正しいfiであり、1が起床状態、-1が臥床状態である。これに対し、実際の測定では、図2Bに示すように、誤判定が発生する。図2Bに示す誤判定が発生しているfiの時系列変化に対し、活動状態補正部106により補正を行うと、図2Cに示すように、誤判定が補正されたgiが得られる。
 ただし、図2Cに示すgiの時系列変化においては、起床状態と臥床状態との切り替わりの時刻が、規定時間遅れている。この遅れを時刻補正部107により補正することで、図2Dに示すように、図2Aにおけるfiの時系列変化と同じg’iの時系列変化が得られ、実際に即した活動状態が得られることが分かる。なお、計測の終了などによりgiが更新されなくなった場合は、g’iを求められない期間が生じるが、この場合は代替値としてデータの欠落を防ぐためにg’i=giとすればよい。
 次に、図3および図4を用いて計測を24時間実施した場合の実施の形態1の効果を示す。g’iは計算に用いるビットを節約するため-1を0に変換した。従来技術で行われる姿勢算出に相当する活動状態判定部105の出力では、図3に示すように、瞬時的な姿勢変動により判定値が散逸しており、電子機器の扱いに不慣れな一般利用者にとって結果の理解は困難を伴う。なお、図3において、縦軸の1は、左半身が上向きの状態である。また、図3の縦軸の2は、右半身が上向きの状態である。また、図3の縦軸の3は、うつ伏せの状態である。また、図3の縦軸の4は、仰向けの状態である。
 これに対し、実施の形態1によれば、活動状態補正部106および時刻補正部107により補正されるため、図4に示すように、起床状態と臥床状態とが一目で識別可能な出力が得られ、状態が容易に把握可能となる。
 実施の形態1によれば、体動の大きさに加え、不感帯を設けた補正と、この補正による遅延の補正とを行い、瞬時的な***の変化による擾乱を除くようにしたので、被測定者の過ごす24時間を起床期間と臥床期間とに識別することが可能となり、被測定者の活動状態を適切に把握することができる。
 上述した実施の形態1における活動状態解析装置を用いた活動状態解析方法は、以下の工程を含む。まず、測定部101により被測定者の動作における加速度を測定する(第1工程)。例えば、測定部101により、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を周期的に例えば、25Hzのサンプリングレートで測定することで、加速度の時系列を得る。次に、測定部101(第1工程)で測定した加速度より、傾斜算出部102が、被測定者の上体の傾斜の角度を求める(第2工程)。次に、傾斜算出部102(第2工程)で求めた傾斜の角度より、姿勢決定部103が、被測定者の姿勢を決定する(第3工程)。
 次に、測定部101(第1工程)で測定した加速度より、体動算出部104が被測定者の体動の大きさを求める(第4工程)。次に、姿勢決定部103(第3工程)で決定した姿勢および体動算出部104(第4工程)で算出した体動の大きさより、活動状態判定部105が、被測定者の活動状態が起床状態(第1状態)か臥床状態(第2状態)かを判定する(第5工程)。
 次に、活動状態補正部106が、活動状態判定部105(第5工程)で求めた活動状態の時系列において活動状態が起床状態および臥床状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に他の状態が予め規定された規定時間継続したら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断し、他の状態が規定時間継続しなかったら、活動状態が一の状態から他の状態に遷移しなかったと判断する(第6工程)。
 次に、活動状態補正部106(第6工程)が一の状態から他の状態に遷移したと判断したときは、第6工程で活動状態が一の状態から他の状態に遷移したと判断した時刻から規定時間戻した時刻を、活動状態が一の状態から他の状態に遷移した遷移時刻とする(第7工程)。
 なお、上述した実施の形態1における活動状態解析装置は、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)と主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりCPUが動作することで、上述した各機能が実現される。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。
 次に、実施の形態1における活動状態解析装置を用いたシステムについて説明する。例えば、図5に示すように、被測定者201の体幹にセンサ端末202を装着し、センサ端末202で測定された結果を、中継端末203を中継して外部端末204に送信する。センサ端末202における加速度の検出方向Xは、被測定者201の身体の左右方向に並行に配置される。センサ端末202における加速度の検出方向Yは、被測定者201の身体の前後方向に並行に配置される。センサ端末202における加速度の検出方向Zは、被測定者201の身体の上下方向に平行に配置される。
 センサ端末202は、図6に示すように、加速度センサ301、検出部302、記憶部303,解析部304、送信処理部305,通信インタフェース306を備える。中継端末203は、通信インタフェース311、受信処理部312、記憶部313、解析部314、送信処理部315、通信インタフェース316を備える。外部端末204は、通信インタフェース321、受信処理部322、記憶部323、解析部324、制御部325、動作装置326を備える。
 加速度センサ301は、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を計測する。検出部302は、加速度センサ301で計測されたアナログ加速度信号を所定のサンプリングレートでデジタル加速度データに変換して出力する。上述した実施の形態における測定部101が、加速度センサ301に対応する。記憶部303は、検出部302でデジタル化された加速度データを記憶する。解析部304は、記憶部303に記憶された加速度データなどをもとに、活動状態を求める。前述した実施の形態における傾斜算出部102、体動算出部104、姿勢決定部103、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107が、解析部304に含まれる。
 送信処理部305は、記憶部303に記憶された加速度データなどを、通信インタフェース306を通じて中継端末203へ送信する。通信インタフェース306は、例えばLTE(Long Term Evolution)、第3世代移動通信システム、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)等の無線データ通信規格に対応した演算インタフェースおよびアンテナから構成されている。
 中継端末203は、センサ端末202から送信されたデータを受信する通信インタフェース311と、受信処理部312と、記憶部313と、解析部314と、送信処理部315と、外部端末204へデータを送信する通信インタフェース316とから構成される。
 外部端末204は、中継端末203から送信されたデータを受信する通信インタフェース321と、受信処理部322と、記憶部323と、解析部324と、解析されたデータに基づき動作する動作装置326へ動作命令を指示する制御部325とを備える。
 制御部325は、記憶部323に記憶されている情報を元に、動作装置326に被測定者を支援するような動作を実施させる。
 動作装置326は、映像出力装置(モニタ等)、音声出力装置(スピーカ、楽器等)、光源(LED: Light Emitting Diodeや電球)、アクチュエーター(振動子やロボットアーム、電気治療器)、温熱機器(ヒータやペルチェ素子)などである。
 センサ端末202の解析部304、中継端末203の解析部314、外部端末204の解析部324は、すべてではなく、いずれか1つもしくは2つのみが備えられている構成としてもよい。また、実施の形態1における活動状態解析方法の各工程に応じ、解析部304,解析部314,解析部324に解析処理を分散させてもよい。
 図2Dに示したg’iによる結果は、外部端末204における動作装置326において提示される。また動作装置326は、上述した活動状態解析結果を提示するのみならず、活動状態の切り替わりが生じた際などに、被測定者または外部端末204の利用者に、音、振動、接触、熱、冷気などにより合図を促すことで、活動状態の変化を通知する。
[実施の形態2]
 次に、本発明の実施の形態2について、図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。この活動状態解析装置は、まず、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107を備える。これらの構成は、前述した実施の形態1と同様である。
 実施の形態2における活動状態解析装置は、上述した構成に加え、歩調算出部108および歩行期間特定部109を備える。
 歩調算出部108は、測定部101が測定した加速度より被測定者の歩調を求める。歩調算出部108は、測定部101により測定されている加速度の時系列データより被測定者の歩調を求める。例えば、静止中の加速度はほぼ1Gであるが、歩行状態や走行状態における加速度時間変化は、1Gを中心とした振動波形を示す特徴がある。この特徴を用い、下限閾値と上限閾値をそれぞれ0.9G、1.1Gとし、得られる加速度の時系列データより、下限閾値を下回るタイミングまたは上限閾値を上回るタイミングを検出し、当該2回のタイミング検出を例えば1秒以内に生じた場合に歩行動作が発生したものとして1歩とカウントする。また、このカウントが単位時間に何回生じたか換算することで歩調(spm)を求めることができる(特許文献1参照)。
 歩行期間特定部109は、歩調算出部108が求めた被測定者の歩調より、時刻補正部107で補正された遷移時刻で規定された起床状態(第1状態)の期間のうち被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する。例えば、歩行期間特定部109は、起床している期間の中より、歩調算出部108で測定されている歩調が15spmを超える期間を歩行状態の期間とする。なお、実施の形態2では、走行も歩行に含めて扱う。
 実施の形態2における活動状態解析方法は、前述した実施の形態1における活動状態解析装置を用いた活動状態解析方法の工程に、以下の工程が加わる。
 まず、測定部101(第1工程)で測定した加速度より、歩調算出部108が被測定者の歩調を求める(第8工程)。次に、歩行期間特定部109が、歩調算出部108(第8工程)で求めた被測定者の歩調より、時刻補正部107(第7工程)で補正された遷移時刻で規定された起床状態の期間中より、被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する(第9工程)。
 上述した実施の形態2によれば、図8に示すように時系列的に活動状態が得られる。図8に示すように、歩行期間特定部109は、歩行状態として2を出力する。なお、図8の(b)は、図8の(a)における一部を拡大して示している。実施の形態2によれば、図8に示すように、歩行状態が独立して示されるようになる。このように、実施の形態2によれば、単に起床していただけではなく、例えば、歩行頻度が高かった期間が一目で把握できる。
[実施の形態3]
 次に、本発明の実施の形態3について、図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施の形態3における活動状態解析装置の構成を示す構成図である。この活動状態解析装置は、まず、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107を備える。これらの構成は、前述した実施の形態1と同様である。
 実施の形態3における活動状態解析装置は、上述した構成に加え、心電計側部111、心拍算出部112、統計値算出部113を備える。心電計側部111、心拍算出部112により、生体情報計測部が構成されている。
 心電計側部111は、被測定者の心臓の電気的な情報(心電位)を計測する。心拍算出部112は、心電計側部111が計測した計測値から心拍間隔(RRI)および心拍数の少なくとも1つを算出する。実施の形態3では、心拍間隔および心拍数を、生体情報として求めている。
 統計値算出部113は、心拍算出部112が求めた心拍間隔および心拍数の少なくとも1つの平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を求める。統計値算出部113は、時刻補正部107で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて統計値を求める。統計値算出部113は、時刻補正部107で補正された活動状態における臥位や起床などの状態毎に、上記統計値を求める。
 実施の形態3における活動状態解析方法は、前述した実施の形態1における活動状態解析装置を用いた活動状態解析方法の工程に、以下の工程が加わる。
 まず、被測定者の生体情報を計測する(第10工程)。より詳細には、心電計側部111で被測定者の心臓の電気的な活動を計測し、心拍算出部112が、心電計側部111で計測した計測値から心拍間隔および心拍数の少なくとも1つを算出して生体情報とする。次に、統計値算出部113が、心拍算出部112で求めた心拍間隔および心拍数の少なくとも1つの平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、第7工程で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める(第11工程)。
 上述した実施の形態3によれば、図10に示すように時系列的に統計値が把握できる。図10には、活動状態として起床状態(黒丸)および臥床状態(黒四角)を示している。また、図10には、これらの状態における心拍数の統計値を示している。統計値として、平均値を黒丸または黒四角の点で示し、上側のエラーバーを最大値、下側のエラーバーを最小値としている。
 このように、日にち毎に活動状態に基づいた解析が可能となり、長期的な計測を行うことで疾病の回復兆候、季節の変化が身体に与える負荷、運動習慣による体調の変化などを活動状態に基づいて容易に把握することができる。また、上述した結果をフィードバックすることで、生活習慣調査や生活習慣改善に貢献することができる。
 ところで、心拍数に代えて運動強度を用いるようにしてもよい。例えば、図11に示すように、運動強度算出部114を設け、心拍算出部112で算出された心拍数から運動強度を算出する。運動強度は、(測定された心拍数-被測定者の安静時心拍数)÷(被測定者の最大心拍数-安静時心拍数)により求めればよい(非特許文献3参照)。なお、被測定者の最大心拍数は、220引く被測定者の年齢とすればよい。また、被測定者の安静時心拍数は、60とすればよい。また、被測定者の最大心拍数および被測定者の安静時心拍数は、予め実測しておいてもよい。例えば、安静時心拍数は、被測定者が安静に座っている期間の心拍数を用いればよい。また、前日の臥床期間や、前日の夜間(0時―5時)の臥床期間の心拍数から平均値や中央値、最小値を求めて、これを安静時心拍数としてもよい。
 統計値算出部113aは、運動強度算出部114が求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を求める。統計値算出部113aは、時刻補正部107で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて上述した統計値を求める。統計値算出部113aは、時刻補正部107で補正された活動状態における臥位や起床などの状態毎に、上記統計値を求める。
 この場合の活動状態解析方法は、前述した実施の形態1における活動状態解析装置を用いた活動状態解析方法の工程に、以下の工程が加わる。
 まず、心電計側部111で被測定者の心臓の電気的な活動を計測する(第10工程)。次に、心拍算出部112が、心電計側部111(第10工程)で計測した計測値から心拍数を算出する(第11工程)。次に、運動強度算出部114が、心拍算出部112(第11工程)で求めた心拍数から運動強度を算出する(第12工程)。次に、統計値算出部113が、運動強度算出部114(第12工程)で求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、第7工程で補正された遷移時刻で規定された活動状態に基づいて求める(第13工程)。
 このように、運動強度について時系列的に統計値を把握することによっても、前述同様に、日にち毎に活動状態に基づいた解析が可能であり、長期的な計測を行うことで疾病の回復兆候、季節の変化が身体に与える負荷、運動習慣による体調の変化などを活動状態に基づいて容易に把握することができる。また、上述した結果をフィードバックすることで、生活習慣調査や生活習慣改善に貢献することができる。
 また、生体情報は、被測定者の脈拍の物理的な収縮を計測する脈拍計側部により計測される心拍数であってもよい。また、生体情報は、被測定者の身体のインピーダンスを計測することで呼吸状態を計測するインピーダンス計側部で計測される呼吸状態であってもよい。また、生体情報は、被測定者の血圧を計測する血圧計側部で計測される血圧であってもよい。また、生体情報は、被測定者の体温を計測する体温計側部で計測される体温であってもよい。また、生体情報は、被測定者の筋電を計測する筋電計側部で計測される筋電であってもよい。また、生体情報は、被測定者の体重を計測する体重計側部で計測される体重であってもよい。
 また、生体情報は、被測定者の消費カロリーを計測するカロリー計側部で計測される消費カロリーであってもよい。また、生体情報は、被測定者の活性や睡眠活動を脳波計や加速度センサにより計測する活性度計側部で計測される活性や睡眠活動であってもよい。また、生体情報は、被測定者の発汗を計測する発汗計側部で計測される発汗であってもよい。
[実施の形態4]
 次に、本発明の実施の形態4について、図12を用いて説明する。この活動状態解析装置は、まず、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107、歩調算出部108、および歩行期間特定部109を備える。これらの構成は、前述した実施の形態2と同様である。
 実施の形態4における活動状態解析装置は、上述した構成に加え、データ調整部115を備える。データ調整部115は、時系列に得られている起床状態(第1状態)、臥床状態(第2状態)からなる時系列に得られている活動状態のデータを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングする。実施の形態4では、歩行状態も活動状態に含める。活動状態のデータは、時刻補正部107によって時刻補正された時系列で、活動状態判定部105により判定され、活動状態補正部106により補正された起床状態,臥床状態、および歩行期間特定部109により特定された歩行状態のデータから構成されたものである。データ調整部115によりダウンサンプリングすることで、活動状態のデータ数を間引いて減らすことができる。
 データ調整部115は、例えば1秒毎のデータを1分毎にダウンサンプリングする。このダウンサンプリング処理において、データ調整部115は、歩行、起床、臥床に優先度をつけ、歩行を優先する。
 データ調整部115は、例えば1秒毎に得られている活動状態のデータを1分間分(60点)保持する。次に、データ調整部115は、保持している1分間の期間内に連続して6秒間(6点)が継続して歩行と判定した場合、ダウンサンプリング後の1点のデータを歩行と決定する。なお、判断のための継続時間は、6秒に限るものではない。ただし、6秒間は、健常者であれば10歩程度、高齢患者であれば6歩程度の歩行に必要な時間であり、わずかに横にずれたような軽微な歩行は排除できるため適切である。歩行の状態が6秒間の連続して得られない場合、データ調整部115は、起床か臥床かのうち1分間に含まれる時間の長い方をダウンサンプリング後の1点のデータとして採用する。起床と臥床の点数(時間)が同じ場合、データ調整部115は、起床を優先する。
 実施の形態4における活動状態解析方法は、前述した実施の形態2における活動状態解析装置を用いた活動状態解析方法の工程に、次の工程が加わる。データ調整部115が、時系列で得られている活動状態のデータをダウンサンプリングする。
 実施の形態3における効果について、図13A,図13B,図13Cを用いて説明する。図13Aは、ダウンサンプリング前の活動状態の時系列データである。図13Bは、データ調整部115により、1分毎にダウンサンプリングされた結果である。図13Cは、1秒毎のデータに対して機械的に60回に一回の頻度でデータ抽出したダウンサンプリング結果である。
 歩行は、起床や臥床と異なり、被測定者の体力を要する。従って、歩行状態は、連続性が乏しい。このため、機械的にダウンサンプリングすると、図13Cに示すように、歩行の情報が欠落してしまいう場合が発生する。図13Cに示す結果は、図13Aとの比較で分かるように、歩行状態が欠落している。
 一方、実施の形態3によれば、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングするので、図13Bに示すように、歩行状態の欠落を低減した状態でダウンサンプリングすることができる。この結果、実施の形態3によれば、時系列に得られている活動状態のデータを効率よく使用することができ、また、データを提示する際にCPUやメモリのリソース圧迫を回避することができる。
[実施の形態5]
 次に、本発明の実施の形態5について、図14を用いて説明する。この活動状態解析装置は、まず、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107、歩調算出部108、歩行期間特定部109、およびデータ調整部115を備える。これらの構成は、前述した実施の形態4と同様である。
 実施の形態5における活動状態解析装置は、上述した構成に加え、データ追加調整部116を備える。データ追加調整部116は、データ調整部115から出力される活動状態の時系列データを、各状態に優先度を付けて更にダウンサンプリングする。実施の形態5においても、歩行状態を活動状態に含める。活動状態のデータは、時刻補正部107によって時刻補正された時系列で、活動状態判定部105により判定され、活動状態補正部106により補正された起床状態,臥床状態、および歩行期間特定部109により特定された歩行状態のデータから構成されたものである。データ調整部115によりダウンサンプリングした活動状態のデータを、データ追加調整部116により更にダウンサンプリングすることで、活動状態のデータ数を更に間引いて減らすことができる。
 データ追加調整部116は、例えば、データ調整部115により1分ごととされた活動状態のデータに対し、30分毎にダウンサンプリングし、時系列に30点ごとに1点抽出を行う。このように再度ダウンサンプリングを実施するとき、データ追加調整部116は、10点以上歩行が含まれていればこれを優先し、この部分は、30分にダウンサンプリングされた結果において歩行状態とする。これは、期間の3分の1程度は歩行をしていれば、歩行を履歴として残すことがライフログとして直感的に叶っているためである。歩行が含まれていない場合は、起床か臥床のうち発生頻度の多い方を優先する。
 本実施の形態による効果を図15A、図15B,図15Cを用いて説明する。図15Aは、データ調整部115およびデータ追加調整部116によりダウンサンプリングする前の活動状態の時系列データである。図15Bは、データ調整部115により1分ごとにダウンサンプリングした後、データ追加調整部116で30分ごとに再度ダウンサンプリングした結果である。図15Cは、データ調整部115で、30分毎にダウンサンプリングした結果である。
 図15Bと図15Cにおいて、ほとんど同様の抽出結果が得られた。データ追加調整部116で30分ごとに再度ダウンサンプリングする場合、1分毎にダウンサンプリングしてある(間引いた)ものを30分毎にダウンサンプリングする(間引く)ので軽い演算で済む。これに対し、データ調整部115で、30分毎にダウンサンプリングする場合、1秒毎のデータを30分溜め込まなければならず、リアルタイムに動作させる際に、演算処理に負荷をかける(CPUやメモリを圧迫する)。実施の形態5によれば、人間の直感に合った形で、負荷の少ない演算によってダウンサンプリングが実現できる。
[実施の形態6]
 次に、本発明の実施の形態6について、図16を用いて説明する。この活動状態解析装置は、まず、測定部101、傾斜算出部102、姿勢決定部103、体動算出部104、活動状態判定部105、活動状態補正部106、時刻補正部107を備える。これらの構成は、前述した実施の形態1と同様である。実施の形態5における活動状態解析装置は、上述した構成に加え、データ調整部117およびデータ追加調整部118を備える。
 データ調整部117は、時系列に得られている起床状態(第1状態)、臥床状態(第2状態)からなる時系列に得られている活動状態のデータを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングする。データ調整部117は、例えば1秒毎のデータを1分毎にダウンサンプリングする。このダウンサンプリング処理において、データ調整部117は、起床および臥床に優先度をつけ、起床と臥床の点数(時間)が同じ場合、データ調整部117は、起床を優先する。
 データ追加調整部118は、データ調整部117から出力される活動状態の時系列データを、各状態に優先度を付けて更にダウンサンプリングする。
 活動状態のデータは、時刻補正部107によって時刻補正された時系列で、活動状態判定部105により判定され、活動状態補正部106により補正された起床状態,臥床状態から構成されたものである。データ調整部117およびデータ追加調整部118によりダウンサンプリングすることで、活動状態のデータ数を間引いて減らすことができる。
 例えば、入院の手術直後など、ほぼ歩けない状況においては、歩行の判定は不要である。また、重力に身を任せる臥床と、重力に抗して起き上がる起床では、身体負荷が異なるため、起床と臥床のみに着目する用途も考えられる。このような場合は、上述したように、時系列に得られている起床状態および臥床状態を対象とし、活動状態のデータ数を間引いて減らすようにすればよい。
 以上に説明したように、本発明によれば、体動算出部が求めた体動の大きさに加え、活動状態補正部で不感帯を設けて補正を行い、この補正による遅延の補正を時刻補正部で行うようにしたので、生活習慣に着目した被測定者の活動状態をより正確に計測できるようになる。
 なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、実施の形態2と実施の形態3とを組み合わせるようにしてもよいことは、言うまでもない。また、第1状態が立位状態であり、第2状態が座位状態であってもよい。
 101…測定部、102…傾斜算出部、103…姿勢決定部、104…体動算出部、105…活動状態判定部、106…活動状態補正部、107…時刻補正部。

Claims (14)

  1.  被測定者に装着されて加速度を測定する測定部と、
     前記測定部が測定した加速度より前記被測定者の上体の傾斜の角度を求める傾斜算出部と、
     前記傾斜算出部が求めた前記傾斜の角度より前記被測定者の姿勢を決定する姿勢決定部と、
     前記測定部が測定した加速度より前記被測定者の体動の大きさを求める体動算出部と、
     前記姿勢決定部が決定した前記姿勢および前記体動算出部が算出した前記体動の大きさより、前記被測定者の活動状態が第1状態か、前記第1状態とは異なる第2状態かを判定する活動状態判定部と、
     前記活動状態判定部が求めた前記活動状態の時系列において前記活動状態が前記第1状態および前記第2状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に前記他の状態が予め規定された規定時間継続したら、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断し、前記他の状態が前記規定時間継続しなかったら、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移しなかったと判断する活動状態補正部と、
     前記活動状態補正部が前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断したときは、前記活動状態補正部が前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断した時刻から前記規定時間戻した時刻を、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移した遷移時刻とする時刻補正部と
     を備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  2.  請求項1記載の活動状態解析装置において、
     前記測定部は、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を測定する
     ことを特徴とする活動状態解析装置。
  3.  請求項1または2記載の活動状態解析装置において、
     前記測定部が測定した加速度より前記被測定者の歩調を求める歩調算出部と、
     前記歩調算出部が求めた前記被測定者の歩調より、前記時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された前記第1状態の期間のうち前記被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する歩行期間特定部と
     を備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の活動状態解析装置において、
     時系列に得られている前記第1状態、前記第2状態からなる前記活動状態のデータを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングするデータ調整部を更に備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  5.  請求項4記載の活動状態解析装置において、
     前記データ調整部から出力される前記活動状態の時系列データを、各状態に優先度を付けてダウンサンプリングするデータ追加調整部を更に備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載の活動状態解析装置において、
     前記被測定者の生体情報を計測する生体情報計測部と、
     前記生体情報計測部が計測した生体情報の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、前記時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された前記活動状態に基づいて求める統計値算出部と
     をさらに備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  7.  請求項1~5のいずれか1項に記載の活動状態解析装置において、
     前記被測定者の心拍数を計測する心拍数計測部と、
     前記心拍数計測部が計測した心拍数から前記被測定者の運動強度を算出する運動強度算出部と、
     前記運動強度算出部が求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、前記時刻補正部で補正された遷移時刻で規定された前記活動状態に基づいて求める統計値算出部と
     をさらに備えることを特徴とする活動状態解析装置。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の活動状態解析装置において、
     前記第1状態は、前記被測定者が起床している起床状態であり、前記第2状態は、前記被測定者が臥床している臥床状態であることを特徴とする活動状態解析装置。
  9.  被測定者の動作における加速度を測定する第1工程と、
     前記第1工程で測定した加速度より前記被測定者の上体の傾斜の角度を求める第2工程と、
     前記第2工程で求めた前記傾斜の角度より前記被測定者の姿勢を決定する第3工程と、
     前記第1工程で測定した加速度より前記被測定者の体動の大きさを求める第4工程と、
     前記第3工程で決定した前記姿勢および前記第4工程で算出した前記体動の大きさより前記被測定者の活動状態が第1状態か、前記第1状態とは異なる第2状態かを判定する第5工程と、
     前記第5工程で求めた前記活動状態の時系列において前記活動状態が前記第1状態および前記第2状態のうちの一の状態から他の状態に遷移した後に前記他の状態が予め規定された規定時間継続したら、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断し、前記他の状態が前記規定時間継続しなかったら、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移しなかったと判断する第6工程と、
     前記第6工程で前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断したときは、前記第6工程で前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移したと判断した時刻から前記規定時間戻した時刻を、前記活動状態が前記一の状態から前記他の状態に遷移した遷移時刻とする第7工程と
     を備えることを特徴とする活動状態解析方法。
  10.  請求項9記載の活動状態解析方法において、
     前記第1工程では、互いに直交するXYZ軸の3方向の加速度を測定する
     ことを特徴とする活動状態解析方法。
  11.  請求項9または10記載の活動状態解析方法において、
     前記第1工程で測定した加速度より前記被測定者の歩調を求める第8工程と、
     前記第8工程で求めた前記被測定者の歩調より、前記第7工程で補正された遷移時刻で規定された前記第1状態の期間のうち前記被測定者が歩行していた歩行状態の期間を特定する第9工程と
     を備えることを特徴とする活動状態解析方法。
  12.  請求項9~11のいずれか1項に記載の活動状態解析方法において、
     前記被測定者の生体情報を計測する第10工程と、
     前記第10工程で計測した生体情報の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、前記第7工程で補正された遷移時刻で規定された前記活動状態に基づいて求める第11工程と
     をさらに備えることを特徴とする活動状態解析方法。
  13.  請求項9~11のいずれか1項に記載の活動状態解析方法において、
     前記被測定者の心拍数を計測する第10工程と、
     前記第10工程で計測した拍数から前記被測定者の運動強度を算出する第11工程と、
     前記第11工程で求めた運動強度の平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差、75%水準値、25%水準値の少なくとも1つを含む統計値を、前記第7工程で補正された遷移時刻で規定された前記活動状態に基づいて求める第13工程と
     をさらに備えることを特徴とする活動状態解析方法。
  14.  請求項9~13のいずれか1項に記載の活動状態解析方法において、
     前記第1状態は、前記被測定者が起床している起床状態であり、前記第2状態は、前記被測定者が臥床している臥床状態であることを特徴とする活動状態解析方法。
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