(57)【要約】【課題】運動している者の運動状況を詳細に把握することが可能な運動評価システムを提供する。【解決手段】人体に装着される装着部と、前記装着部に設けられ該装着部の伸縮を検出する伸縮センサと、前記伸縮センサが検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する時系列の値に基づいて、前記装着部が装着される人体の装着部位における運動エネルギーに関連する時系列の値を算出する制御部とを備える運動評価システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着される装着部と、
前記装着部に設けられ該装着部の伸縮を検出する伸縮センサと、
前記伸縮センサが検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する時系列の値に基づいて、前記装着部が装着される人体の装着部位における運動エネルギーに関連する時系列の値を算出する制御部とを備える運動評価システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記伸縮センサが検出する伸縮量を微分した値の二乗値を前記運動エネルギーに関連する値として算出する請求項１に記載の運動評価システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記装着部を装着して運動する者にとっての前記運動エネルギーに関連する値の異常を示す異常閾値を設定可能に構成される請求項１又は２に記載の運動評価システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記装着部を装着した装着者の動作から得られる前記伸縮センサの最大伸び量に基づいて、装着者の運動能力に応じた多段階的な複数の運動レベルに関する情報を作成する運動モデル設定処理部を備える請求項１から３のいずれかに記載の運動評価システム。
【請求項５】
前記運動エネルギーに関連する時系列の値の変遷をグラフ化して表示される表示部を備えており、
前記制御部は、前記運動モデル設定処理部が作成した各運動レベルに関する情報の一に基づいて、前記表示部が表示するグラフにおける運動エネルギーの値に関するグラフ軸のレンジデータの最大値を変更するレンジ設定処理部を備える請求項４に記載の運動評価システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記装着部を装着して運動する者にとっての前記運動エネルギーに関連する値の目標値を前記表示部に表示する請求項１から５のいずれかに記載の運動評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康の維持またはその増進に対する人々の関心が高まっており、スポーツトレーニング時やウォーキング時に自らの運動状況を把握するため、或いは、高齢者や四肢障害を有する者の運動機能改善のためのリハビリテーション時に、リハビリテーション管理者が、患者の運動量を把握し指導するための様々な装置が知られている。
【０００３】
このような装置としては、心拍数を計測する装置や、心拍数に基づいて代謝量を算出する装置、歩行に伴う振動を検出して歩数を算出する歩数計等が従来から知られている。
【０００４】
また、例えば、特許文献１に開示されているような運動時の代謝量を算出する代謝量算出装置が知られている。この装置は、筋肉伸縮量を検出し、検出した筋肉伸縮量を時間積分した値に基づいて運動時の代謝量を算出しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような各装置は、運動している者の運動状況を把握できるものであり優れた面を有するといえるが、運動者の運動中における運動状況を詳細にとらえることができるものでは無く、運動中の運動者にどの程度の運動負荷がかかっているのかを把握することが難しいという問題があった。例えば、運動機能改善のために歩行訓練を行っている患者が、一定の歩行スピードで歩行している場合、心拍数や代謝量を計測する装置では、心拍数等が緩やかに上昇・下降していくという変化を捉えることはできるが、実際に脚や膝関節に発生している負荷の変化を把握することができず、リハビリテーション管理者が、運動指導する際に、客観的に患者の状況を把握・予測することに限度があり、効率良く運動指導を行うことが難しい。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、運動している者の運動状況を詳細に把握することが可能な運動評価システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、人体に装着される装着部と、前記装着部に設けられ該装着部の伸縮を検出する伸縮センサと、前記伸縮センサが検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する時系列の値に基づいて、前記装着部が装着される人体の装着部位における運動エネルギーに関連する時系列の値を算出する制御部とを備える運動評価システムにより達成される。
【０００９】
この運動評価システムにおいて、前記制御部は、前記伸縮センサが検出する伸縮量を微分した値の二乗値を前記運動エネルギーに関連する値として算出することが好ましい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記装着部を装着して運動する者にとっての前記運動エネルギーに関連する値の異常を示す異常閾値を設定可能に構成することができる。
【００１１】
また、前記制御部は、前記装着部を装着した装着者の動作から得られる前記伸縮センサの最大伸び量に基づいて、装着者の運動能力に応じた多段階的な複数の運動レベルに関する情報を作成する運動モデル設定処理部を備えるように構成することができる。
【００１２】
また、前記運動エネルギーに関連する時系列の値の変遷をグラフ化して表示される表示部を備えており、前記制御部は、前記運動モデル設定処理部が作成した各運動レベルに関する情報の一に基づいて、前記表示部が表示するグラフにおける運動エネルギーの値に関するグラフ軸のレンジデータの最大値を変更するレンジ設定処理部を備えるように構成することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、前記装着部を装着して運動する者にとっての前記運動エネルギーに関連する値の目標値を前記表示部に表示するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、運動している者の運動状況を詳細に把握することが可能な運動評価システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る運動評価システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る運動評価システムが備える伸縮センサの平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】本発明に係る運動評価システムにおいて、伸縮センサを有する装着部の一例を説明するための説明図である。
【図４】本発明に係る運動評価システムを用いて、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングを行った際に検出される伸縮センサの伸縮量に関する計測値（装着部の伸縮量に相当）の時系列データに係るグラフである。
【図５】図４に示す各サンプリングデータに基づいて、装着部の伸縮速度に関連する値の時系列データに係るグラフである。
【図６】図５に示す伸縮速度に関連する値の時系列データに基づいて算出した運動エネルギーに関連する値の時系列データに係るグラフである。
【図７】図６に示す運動エネルギーに関連する値の時系列データに対して、５秒間の時間幅で移動平均を行い平滑化した時系列データに係るグラフである。
【図８】本発明に係る運動評価システムが有する表示部において表示される表示内容の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態にかかる運動評価システムについて、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る運動評価システム１の概略構成を示す説明図である。この運動評価システム１は、例えば、リハビリテーションを行う患者やスポーツトレーニングを行う者の運動状態を把握し、かつ、評価するためのシステムであり、装着部２と、伸縮センサ３３と、制御部４と、表示部５とを備えている。
【００１７】
装着部２は、人体に装着されるものであり、伸縮可能な生地によって形成されている。装着部２としては、例えば、肘や膝の関節の曲げ伸ばしに伴って伸縮する部分を有するサポータや、レギンス、シャツ等を好ましく挙げることができる。また、装着部２は、身体の動きに伴って伸縮するものであればよく、その具体例は、上述の関節の曲げ伸ばしに伴って伸縮する部分を有するサポータ等に限定されず、例えば、ベルトや、太腿に装着されるサポータ等種々のものを採用することができる。
【００１８】
伸縮センサ３は、装着部２に設けられ該装着部２の伸縮を検出するセンサである。このようなセンサとしては、例えば、伸縮に伴う容量変化を検出することにより伸縮量を検出できるセンサを好ましく用いることができる。このような伸縮センサ３は、例えば、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すように、平面視短冊状の形態を有し、誘電体層３１と、当該誘電体層３１の一方面及び他方面のそれぞれに設けられる第１導電層３２及び第２導電層３３とを備え、誘電体層３１と、当該誘電体層３１を間に挟んだ第１導電層３２及び第２導電層３３とによりコンデンサを構成して、伸縮に伴う第１導電層３２と第２導電層３３との間における容量変化を検出する。なお、図２（ａ）は、伸縮センサ３の平面図であり、図２（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００１９】
誘電体層３１は、伸縮性を有するように構成されており、シート状に形成される。この誘電体層３１は、第１導電層３２及び第２導電層３３が積層された状態であってもそれらを通電させることのない絶縁性を備えるように構成されている。誘電体層３１の電気抵抗率は、１０６Ω・ｃｍ以上、１０１８Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。誘電体層の材料としては、熱可塑性エラストマーを例示することができる。特に、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、エピクロロヒドリンゴムの如くの各種ゴム材料が挙げられる。また、上記材料に添加剤を加えてもよい。例えば、誘電率調整、柔らかくする可塑剤、伸びやすくする添加剤等が挙げられる。
【００２０】
第１導電層３２は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すように、帯状の第１電極部３２ａを備えると共に、第１電極部３２ａの両側に帯状の第１非導電部３２ｂを備えて構成されている。第２導電層３３は、第１導電層３２と同一の構成を有しており、帯状の第２電極部３３ａを備えると共に、第２電極部３３ａの両側に帯状の第２非導電部３３ｂを備えて構成されている。なお、第１導電層３２が有する第１電極部３２ａ及び第１非導電部３２ｂの長手方向や、第２導電層３３が有する第２電極部３３ａや第２非導電部３３ｂの長手方向は、短冊状の伸縮センサ３の長手方向に沿う方向となるように設定している。
【００２１】
また、第１導電層３２は、伸縮性を有するように構成されており、例えば、第１電極部３２ａを構成するための導電性糸と、各第１非導電部３２ｂを構成するための非導電性糸とを用いて製編或いは製織された生地（編織された生地）として構成することが好ましい。第２導電層３３についても同様であり、第２電極部３３ａを構成するための導電性糸と、各第２非導電部３３ｂを構成するための非導電性糸とを用いて製編或いは製織された生地として構成することが好ましい。本実施形態においては、編成することにより構成された編地構造を有する生地として第１導電層３２（第１電極部３２ａ及び第１非導電部３２ｂ）及び第２導電層３３（第２電極部３３ａ及び第２非導電部３３ｂ）が形成されている。なお、編地構造は特に限定されず、例えば、フライス編、スムース編、パール編、平編又はそれらの変化組織(例えば、ミラノリブや段ボールニットなど)や、トリコット編、ラッシェル編、ミラニーズ編等の各種編地構造を採用することができる。また、第１導電層３２及び第２導電層３３を織地として構成する場合、織地構造としては、平織、綾織、朱子織等の織り方を例示できる。なお、第１導電層３２及び第２導電層３３の製造方法は、上記方法に限定されず、例えば、非導電繊維によってまず生地本体を製編或いは製織した後、所定部分に導電性糸を編み込み、或いは、刺繍等して第１電極部３２ａ（或い第２電極部３３ａ）を形成し製造することもできる。
【００２２】
ここで、本実施形態においては、図３に示すように、膝サポータとして構成される装着部２の表面に伸縮センサ３を設置して、膝関節の曲げ伸ばしに伴って伸縮する装着部２（膝サポータ）の伸縮量を検出するように構成されている。なお、伸縮センサ３は、膝前面側における装着部２の表面（膝サポータ表面）に設けられており、膝関節の曲げ伸ばしに伴う装着部２の伸縮を精度良く検出するために、伸縮センサ３の長手方向が、脚の長手方向に沿う方向となるように配設されている。
【００２３】
このような伸縮センサ３は、第１導電層３２及び第２導電層３３の個々に電圧を印加し、この状態において、例えば、膝関節を曲げることにより装着部２が伸びて伸縮センサ３がその長手方向に伸長すると、第１導電層３２及び第２導電層３３の間隔が小さくなり、第１導電層３２と第２導電層３３との間の静電容量が大きくなる。また、伸長することにより伸縮センサ３の面積も増大することになり、第１導電層３２と第２導電層３３との間の静電容量は大きくなる。次に、伸長状態を解除し伸縮センサ３が縮むと、第１導電層３２及び第２導電層３３の間隔が大きくなると共に、伸縮センサ３の面積も小さくなる為、第１導電層３２と第２導電層３３との間の静電容量は小さくなる。伸縮センサ３は、このような第１導電層３２と第２導電層３３との間の静電容量の変化を検出することにより、装着部２の伸縮量を検出する。
【００２４】
なお、伸縮センサ３は、上記のような容量変化を検出可能なセンサに特に限定されず、例えば、伸縮に伴う電気抵抗値の変化を検出することにより装着部２の伸縮を検出するセンサ等、種々のセンサを使用することができる。
【００２５】
制御部４は、伸縮センサ３と電気的に接続しており、図１に示すように、伸縮量検出部４１、記憶部４２、運動エネルギー演算部４３、平滑化処理部４４、グラフ化処理部４５を備えている。
【００２６】
伸縮量検出部４１は、伸縮センサ３が検出する伸縮量に関する値を所定時間間隔毎（０．１秒毎）に取得する手段であり、取得した伸縮量の値を記憶部４２に出力する機能を有している。記憶部４２は、時系列データとして所定時間間隔毎に取得された伸縮量を記憶する。なお、本実施形態においては、伸縮センサ３が検出する伸縮量の値を、伸縮量検出部４１が０．１秒毎に検出するように構成されているが、所定時間間隔としては、０．１秒に特に限定されるものでは無く、例えば、０．２秒毎、０．５秒毎等、任意の時間間隔で伸縮量を取得することができる
【００２７】
運動エネルギー演算部４３は、伸縮センサ３が検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する時系列の値に基づいて、装着部２が装着される人体の装着部位における運動エネルギーに関連する時系列の値を算出する手段である。この運動エネルギー演算部４３は、伸縮センサ３が検出する所定時間間隔毎の伸縮量について時間に関する微分を行った値の二乗値を運動エネルギーに関連する値として算出する処理を行う。つまり、伸縮センサ３が検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する変化値（傾き値）を求め、当該傾き値の二乗値を運動エネルギーに関連する値として算出する。本実施形態においては、伸縮センサ３が検出する伸縮量に関する時系列の値における一の時点での伸縮量に関する値から、該一の時点での伸縮量に関する値の一つ前の時点で検出される他の伸縮量に関する値を減算した値の二乗値が、一の時点での運動エネルギーに関連する値として算出するように構成されている。
【００２８】
具体的に説明すると、下記表１に示すように、０．１秒ごとに計測した時系列の伸縮センサ３が検出した伸縮量の値が、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５、・・・であったとすると、伸縮の速度は、伸縮量の時間に関する微分値（横軸を時間、縦軸を伸縮量として伸縮量の変化曲線を想定した場合のある時点での伸縮量の傾きの値）で表すことができ、例えば、“伸縮の速度＝伸縮量の値の変化／０．１秒”として算出することができる。ここで、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・等の各伸縮量の値は、定数である０．１秒毎に検出される値であるため、伸縮の速度は、（伸縮量の値の変化）に比例することになり、伸縮センサ３が検出する伸縮量に関する時系列の値における一の時点での伸縮量に関する値から、一の時点での伸縮量に関する値の一つ前の時点で検出される他の伸縮量に関する値を減算した値（ΔＬ：（Ｌ２−Ｌ１）、（Ｌ３−Ｌ２）、（Ｌ４−Ｌ３）、（Ｌ５−Ｌ４）、・・・）は、伸縮の速度（伸縮速度）と相関する値となる。一方、運動エネルギーは、０．５×質量×速度２で表すことができるため、質量固定とすると、運動エネルギーは、速度２に比例することから、上記ΔＬの二乗値（ΔＬ２：（Ｌ２−Ｌ１）２、（Ｌ３−Ｌ２）２、（Ｌ４−Ｌ３）２、（Ｌ５−Ｌ４）２、・・・）は、運動エネルギーの値と相関する値となる。なお、装着部２の装着者は、装着部２の装着が継続する限り同一人であるため、上記質量を固定であるとしても何ら問題はない。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
運動エネルギー演算部４３は、伸縮センサ３が検出する所定時間間隔毎の伸縮量について上述のような演算を行い、算出した運動エネルギーに関連する値を記憶部４２に出力し、当該記憶部４２は、時系列データとして記憶する。
【００３１】
なお、運動エネルギー演算部４３が運動エネルギーに関連する値を算出する際の演算内容としては、上述の演算内容に限定されるものでは無く、例えば、伸縮量に関する時系列の値における一の時点での伸縮量（ＬＮ）、当該一の時点での伸縮量に関する値の一つ前の時点での伸縮量（ＬＮ−１）、当該一の時点での伸縮量に関する値の二つ前の時点での伸縮量（ＬＮ−２）を用い、これら３点での傾きの平均値（（ＬＮ−ＬＮ−２）／２）を、伸縮量についての時間に関する微分値（伸縮速度）として算出し、当該微分値（伸縮速度）の二乗値を、一の時点での運動エネルギーに関連する値として算出するように構成してもよい。
【００３２】
平滑化処理部４４は、運動エネルギー演算部４３が算出した運動エネルギーに関連する時系列の値を平滑化する機能を有している。平滑化の具体的手法は特に限定されないが、所定時間幅（例えば５秒間）で運動エネルギーに関連する値に対して移動平均を行うことを好ましく例示することができる。
【００３３】
グラフ化処理部４５は、伸縮量検出部４１が検出した伸縮センサ３の伸縮量の値や、運動エネルギー演算部４３が算出した運動エネルギーに関連する値、平滑化処理部４４によって平滑化処理された運動エネルギーに関連する値等を、時系列のグラフとして表示部５に表示するための処理を行う機能を有している。
【００３４】
本発明の発明者は、本発明に係る運動評価システム１を用いて、実際に運動状態の評価を行ったので、その結果について以下説明する。この運動状態の評価に際しては、膝サポータとして構成される装着部２を被験者の膝関節に装着し、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングの順に運動負荷を変えるようにして運動を行った。図４に、伸縮量検出部４１が検出した伸縮センサ３の伸縮量に関する計測値（装着部２の伸縮量に相当）の時系列データのグラフを示す。なお、この図４においては、横軸はサンプリングデータ数であり、縦軸は伸縮センサ３にて検出された静電容量の値である。また、各サンプリングデータは、０．１秒毎に計測されたものであり、サンプリングデータ数：１０００は、１００秒を意味する。また、縦軸に係る静電容量の値は実測値ではなく、取得されたサンプリングデータ中で最大の静電容量の値が１００となるように検出された各静電容量の値を変換したものとなる。
【００３５】
次に、図４のグラフに係る各サンプリングデータに基づいて、伸縮センサ３が検出する伸縮量に関する時系列の値における一の時点での伸縮量に関する値から、該一の時点での伸縮量に関する値の一つ前の時点で検出される他の伸縮量に関する値を減算した値（伸縮速度に相関する値）の時系列データのグラフを図５に示す。
【００３６】
更に、図５のグラフに係る伸縮速度に相関する値の二乗値（運動エネルギーに関連する値）の時系列データのグラフを図６に、当該二乗値（運動エネルギーに関連する値）に関して、５秒間の時間幅で移動平均を行い平滑化された時系列データを図７に示す。
【００３７】
まず、図４に係る伸縮量検出部４１が検出した伸縮センサ３の伸縮量に関する計測値（装着部２の伸縮量に相当）の時系列データのグラフに着目すると、伸縮センサ３の伸縮量（装着部２の伸縮量）を検出することにより、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングの相違を正確にとらえていることが分かる。具体的に説明すると、腿上げ歩行は通常歩行に比べて膝関節の曲げ伸ばしに伴う可動域が大きくなることから、伸縮センサ３の伸縮量（装着部２の伸縮量）が通常歩行時よりも増大する一方、脚の上げ下げの周期は通常歩行時と略同等となる結果が検出できており、また、ジョギング時は、通常歩行時や腿上げ歩行時よりも足の上げ下げの周期が短くなると共に、腿上げ歩行時と同等の伸縮センサ３の伸縮量（装着部２の伸縮量）となる結果が検出できていることから、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングの相違を正確に検出できていることが分かる。
【００３８】
これに対し、図６に係る運動エネルギーに関連する値の時系列データのグラフでも、運動エネルギーに関連する値の大小の差や、脚の上げ下げの周期の違いが表れており、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングの相違を正確にとらえていることが分かる。更に、この図６に係る運動エネルギーに関連する値の時系列データのグラフは、図４のグラフと見比べると分かるように、各周期における運動エネルギーに関連する値のピーク値が、一様の値を持たず（図４においては、各周期における伸縮量のピーク値は略同等となっている）、通常歩行時であっても、その運動中においては、大きく運動負荷が変動していることを捉えられていることがわかる。また、図６中において矢印で示すように運動エネルギーに関連する値が局所的に高くなっている個所も検出できている。これは、被験者に瞬間的に過度な運動負荷が発生したことを示すものである。
【００３９】
このように、伸縮センサ３が検出する所定時間間隔毎の伸縮量に関する時系列の値に基づいて、装着部２が装着される人体の装着部位における運動エネルギーに関連する時系列の値を算出できるように構成される本発明に係る運動評価システム１によれば、一見、同等の運動負荷の運動を被験者が行っていると思われる場合であっても、その運動中において被験者にかかっている運動負荷の大小を正確に検出することができ、被検者の運動状況を正確にかつ効果的に評価することが可能となる。
【００４０】
具体例を示して説明すると、例えば、リハビリテーションとして歩行訓練を行う患者の膝関節部分に装着部２を装着し、通常歩行（或いは腿上げ歩行）を実施する場合、運動エネルギーに関連する値が、ある時間を境にして低下しているような場合には、患者が疲れていると客観的に把握することができ、歩行訓練を継続すべきか否かについて適切な判断を行うことが可能となる。また、局所的に高い運動エネルギーに関連する値が確認された際には、リハビリテーション管理者は、何らかの膝関節の異常や肉離れ等の筋肉の異常が発生したことを疑うことができ、患者への声掛けや、脚・膝関節部分の確認といった適切な処理を行うことが可能となる。
【００４１】
また、図７に係る平滑化された運動エネルギーに関連する値の時系列データのグラフは、通常歩行、腿上げ歩行、ジョギングの別を、縦軸（平滑化された運動エネルギーに関連する値）に関しての段階的な変化として表されていることから、運動エネルギーに関連する時系列の値の変遷を認識しやすくなり、被験者の運動状況を容易に把握することができる。なお、運動エネルギーに関連する値を平滑化した時系列データであっても、例えば、図７中において矢印で示すように、同等の運動負荷の運動（ジョギング）を被験者が行っていると思われるその運動中において、被験者の膝にかかっている運動負荷の変化を正確に検出できており、被検者の運動状況を正確にかつ効果的に評価することが可能である。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態に係る運動評価システム１について説明したが、この運動評価システム１の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、制御部４が、装着部２を装着する装着者毎に運動モデルを作成する運動モデル設定処理部を備えるように構成してもよい。この運動モデル設定処理部は、装着部２を装着した装着者の動作から得られる伸縮センサ３の最大伸び量に基づいて、多段階的な複数の運動レベルに関する情報を作成し、記憶部４２に記憶させる機能を有している。記憶部４２に記憶された運動レベルに関する情報は、例えば、タッチパネルを備える表示部５に対するタッチ操作や、別途設けられるスイッチシステムに対するスイッチ操作等によって選択され、グラフ化処理部４５と連動して、表示部５に表示される。
【００４３】
多段階的な複数の運動レベルに関する情報を作成する方法について、膝サポータとして構成される装着部２を用いて歩行運動する場合を例に採り、以下説明する。なお、運動レベルは５段階とし、歩行時の一歩に要する時間を１秒とする場合を運動レベル“弱”とし、同時間を０．８秒とする場合を運動レベル“やや弱”とし、同時間を０．６秒とする場合を運動レベル“普通”とし、同時間を０．４秒とする場合を運動レベル“やや強”とし、同時間を０．２秒とする場合を運動レベル“強”とする。これら歩行時の一歩に要する仮定時間に関する情報と運動レベル内容に関する情報とは、互いに関連付けられて記憶部４２に予め記憶されている。また、各運動レベルと仮定時間との関係については、例えば、タッチパネルを備える表示部５に対するタッチ操作や、別途設けられる入力装置等により適宜変更できるように構成してもよく、また、多段階的な運動レベルの数は、５段階に特に限定されず、任意の数に設定できる。
【００４４】
まず、装着部２を使用者の膝関節に装着し、膝関節を可能な範囲で最大限に曲げてもらい、この時の伸縮センサ３が検出する伸びに関する情報（最大伸び量）を検出する。ついで、この検出された最大伸び量に基づいて、運動レベル毎に、運動エネルギーに関連する値を算出する。歩行時においては、一歩ごとに、伸縮センサ３が検出する伸び量は、ゼロ⇒最大伸び量⇒ゼロ⇒最大伸び量⇒・・・を繰り返すと想定でき、ゼロ⇒最大伸び量に要する時間は、“各運動レベルにおける一歩に要する時間／２”と考えられるので、各運動レベルにおいて想定される運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）は、例えば、下記式１にて算出できる。
式１：［（最大伸び量−０）／（各運動レベルにおける一歩に要する時間／２）］2
【００４５】
このようにして算出された各運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値；運動モデル設定処理部が作成した各運動レベルに関する情報）は、上記のように記憶部４２に記憶され、グラフ化処理部４５と連動して、表示部５に表示される。ここで、表示部５におけるターゲット運動エネルギー値の表示方法は、特に限定されるものではないが、運動エネルギーに関連する値の時系列のグラフ中に表示されることが好ましい。また、ターゲット運動エネルギー値の表示内容についても、特に限定されず、例えば、数値そのものを表示部５に表示してもよく、或いは、グラフにおける運動エネルギーの値に関するグラフ軸上の対応する数値位置に、何らかのマーク、例えば、☆印、○印等で表示してもよく、又は、運動エネルギーの値に関する時系列データを示すグラフ中に、時間軸と平行な線として表示してもよい。
【００４６】
このような構成の運動モデル設定処理部を備えることにより、装着部２を装着し歩行訓練などを行う各装着者に対し、その装着者自身の運動能力を基準とした個別の運動評価や運動支援を行うことが可能となり、装着車の利便性が向上する。
【００４７】
また、このような運動モデル設定処理部を備える場合、記憶部４２に記憶された運動レベルに関する情報は、例えば、タッチパネルを備える表示部５に対するタッチ操作や、別途設けられるスイッチシステムに対するスイッチ操作によって選択されるが、この選択操作によって、表示部５に表示される運動エネルギーに関連する値の時系列のグラフ中における運動エネルギーの値に関するグラフ軸のレンジデータの最大値が、選択された運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）となるように処理するレンジ設定処理部をグラフ化処理部４５が備えるように構成してもよい。なお、このように時系列のグラフ中における運動エネルギーの値に関するグラフ軸のレンジデータの最大値が、選択された運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）となるように構成する場合、グラフ軸に表示される最大値として、上記演算で算出した運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）そのままの数値を表示するのではなく、図８に示すように、この値（レンジデータの最大値）が“１００”となるように変換してグラフ軸上に表示することが好ましい。なお、図８においては、運動エネルギーに関連する値を縦軸、０．１秒毎に検出されたサンプリングデータ数を横軸として表記している。
【００４８】
また、装着者が、例えば、常にクリアしたい運動エネルギーに関連する目標値を表示部５に表示できるように制御部４を構成してもよい。この目標値の表示方法も特に限定されず、例えば、表示部５に数値そのもの表示してもよく、或いは、グラフにおける運動エネルギーの値に関するグラフ軸上の対応する数値位置に、何らかのマーク、例えば、☆印、○印等で表示してもよく、又は、運動エネルギーの値に関する時系列データを示すグラフ中に、時間軸と平行な線として表示してもよい。図８のグラフにおいては、選択された運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）の５０％に相当する箇所に時間軸と平行な実線として目標値を表示している。
【００４９】
このように装着部を装着して運動する者にとっての運動エネルギーに関連する値の目標値を表示することにより、本発明に係る運動評価システム１の使用者は、自らの運動状況がどのレベルにあるのかをチェックしつつ、目標値を超えるような運動を実施しようと努力することが期待され、その結果、高い運動効果が得られることになる。
【００５０】
ここで、表示部５において表示される表示内容としては、運動エネルギー演算部４３において算出される運動エネルギーに関連する値の時系列データや、上記運動レベルにおける運動エネルギーに関連する値（ターゲット運動エネルギー値）、目標値に限定されるものでは無く、図８に示すように、運動レベルを選択するための運動レベル選択欄６１や、目標値を設定する目標値設定欄６２、運動エネルギー演算部４３において算出される運動エネルギーに関連する値をレベルメータとして表示するレベルメータ欄６３等を表示するようにしてもよい。なお、図８における表示部５の表示内容例においては、運動レベルとして、“１：弱い”と“３：普通”との間である“やや弱い”に相当する“２”が選択されている。また、レベルメータ欄６３の最大値（上端部）は、装着者が選択した運動レベル（レベル：２）に対応するターゲット運動エネルギー値に相当するように構成され、このレベルメータ欄６３中において、目標値（５０％）に対応する高さ位置に実線を表記し、装着者が目標値を容易に認識できるように構成されている。
【００５１】
また、本発明に係る運動評価システムを用いて、例えば、歩行運動によるリハビリを利用者が行うような場合に、リハビリテーション管理者が利用者の運動状況の確認を容易化できるように、運動エネルギー演算部４３が演算する運動エネルギーに関連する値が異常であると判断されるべき閾値（異常閾値）を設定できるように制御部４を構成してもよい。また、設定された異常閾値を表示部５に表示できるように制御部４を構成してもよい。また、運動エネルギー演算部４３が演算する運動エネルギーに関連する値と、設定された異常閾値とを比較し、運動エネルギーに関連する値が、異常閾値を超える場合、或いは、異常閾値を下回る場合に、その旨を報知するように制御部４を構成してもよい。具体的には、例えば、画面点滅や文字表示等の警告サインを表示部５に表示するように制御部４を構成してもよく、また、別途設けられるスピーカー等の警告音発生装置に対して、音を発生させるための信号を出力し、警告音発生装置が警告音を発するように制御部４を構成してもよい。
【００５２】
以下、異常閾値を設定できるように制御部４を構成することの効果について、歩行運動によるリハビリ内容に関して、利用者にとって適切な運動を、例えば、上述の運動レベルとして“やや弱”を選択した上で、当該運動レベル“やや弱”における上記ターゲット運動エネルギー値の７０％前後であると決めた場合を例にとり説明する。このようなリハビリに関する歩行運動を利用者に実施させる場合、例えば、ターゲット運動エネルギー値の１００％を超えた運動状態が継続していると怪我の元となるオーバーワーク状態であることを疑う必要があり、また、ターゲット運動エネルギー値の３０％程度を下回る状態が継続している場合は、利用者が非常に疲れてしまっていて休憩が必要な状態、あるいは怪我など何らかの異常が発生した状態である可能性を疑う必要がある。また、ターゲット運動エネルギー値の３０％程度を下回る状態であれば、利用者が歩行運動に集中しておらず、運動効果があまり期待できない怠けている状態であることを疑う必要がある。
【００５３】
このような利用者の運動状況について、ターゲット運動エネルギー値の１００％あるいは３０％といった数値を第１異常閾値、第２異常閾値として制御部４に設定することにより、運動エネルギー演算部４３が演算する運動エネルギーに関連する値が、第１異常閾値を上回った状態、或いは、第２異常閾値を下回った状態が所定の継続許容時間を超える際に（例えば、３０秒以上継続する際に）、表示部５に警告サインを表示、或いは、警告音発生装置から警告音を発生させることが可能となり、リハビリテーション管理者が利用者の運動状況を容易に認識することができる。この結果、利用者は安全かつ効果的な歩行運動を行うことが可能となる。
【００５４】
また、突発的に、運動エネルギーに関連する数値に高いピーク値、例えば、ターゲット運動エネルギー値の１２０％に相当するような値が発生した場合には、膝関節などに何らかの異常が発生した可能性が疑われるため、上記と同様に、ターゲット運動エネルギー値の１２０％に相当する数値を異常閾値として設定し、運動エネルギーに関連する値がこの数値を上回った場合に、表示部５に警告サインを表示、或いは、警告音を発生させるように制御部４を構成してもよい。
【００５５】
また、上述のように異常閾値を制御部４に設定できるように構成する場合、例えば、タッチパネルを備える表示部５の表示画面上に異常閾値設定メニュー欄を設け、当該異常閾値設定メニュー欄を介して、設定される異常閾値を入力できるように構成し、制御部４は、この入力された異常閾値と、運動エネルギー演算部４３が演算する運動エネルギーに関連する値とを比較し、運動エネルギーに関連する値が、異常閾値を超える場合、或いは、異常閾値を下回る場合に、その旨を報知する警告サインを表示部５に表示等するように制御部４を構成することが好ましい。また、上述の継続許容時間についても、異常閾値設定メニュー欄を介して、適宜、２０秒、３０秒、４０秒等の任意の時間を設定入力できるように構成されることが好ましい。また、異常閾値設定メニュー欄において、運動開始前に異常閾値を使用した判定を実施するか否かを選択できる選択欄を設けるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  運動評価システム
２  装着部
３  伸縮センサ
４  制御部
４１  伸縮量検出部
４２  記憶部
４３  運動エネルギー演算部
４４  平滑化処理部
４５  グラフ化処理部
５  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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