(57)【要約】【課題】床上等に横たわっている人間の肘や膝の屈伸状態を、数少ないセンサで的確に求める。【解決手段】被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて体幹の回転角を算出し、手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて前腕又は下腿の回転角を算出する。そして、人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記算出した体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。【選択図】図１
2015198771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得する第１の加速度取得部と、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得する第２の加速度取得部と、
前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出する第１の回転角算出部と、
前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出する第２の回転角算出部と、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記第１の回転角算出部により算出した回転角と前記第２の回転角算出部により算出した回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する屈伸状態検索部と、
を備えることを特徴とする姿勢状態検出装置。
【請求項２】
前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度と前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度とに基づいて、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度を算出する角度算出部、
を備え、
前記屈伸判定データベースには、更に、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度がある場合、該形成され得ない角度を該組み合わせに対応付けて格納されており、
前記屈伸状態検索部は、前記角度算出部により算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されていない場合、前記第１の回転角算出部により算出した回転角と前記第２の回転角算出部により算出した回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索し、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項３】
前記角度算出部は、前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度と前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度との内積を、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度として算出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項４】
人間の肘又は膝の屈伸状態を、人間の姿勢の遷移前後の体幹の回転角、前腕又は下腿の回転角、及び体幹と前腕又は下腿の成す角度の組に対応付けて格納する遷移可能データベースを参照し、前記第１の回転角算出部により算出した回転角、前記第２の回転角算出部により算出した回転角、及び前記角度算出部により算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度の組み合わせに対応する屈伸状態を検索する遷移可能屈伸状態検索部、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項５】
前記第２の回転角算出部により所定期間に算出した回転角が全て同一値であった場合、前記第２のセンサ装置の装着エラーであることを検出するエラー検出部、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項６】
前記第１の回転角算出部は、前記算出した回転角を前記第１の加速度取得部が重力加速度を取得した時刻と対応付けて角度保存データベースに蓄積し、
前記第１の回転角算出部により所定期間に算出した回転角が前記角度保存データベースに蓄積された１時刻前の回転角と所定値以上異なった値である場合、前記被験者の姿勢エラーであることを検出するエラー検出部、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項７】
前記屈伸状態検索部又は前記遷移可能屈伸状態検索部が検索した屈伸状態若しくはエラー検出部が検知した装着エラー又は姿勢エラーを通知用端末に通知する通知部、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
【請求項８】
姿勢状態検出装置のコンピュータに、
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出し、
前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出し、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した被験者の前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
処理を実行させることを特徴とする姿勢状態検出プログラム。
【請求項９】
姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出方法であって、
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出し、
前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出し、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した被験者の前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
ことを特徴とする姿勢状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床上、ベッド上、畳上等に横たわっている人間の姿勢状態を検出する姿勢状態検出装置、姿勢状態検出プログラム及び姿勢状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
床上、ベッド上、畳上等に横たわっている高齢者、患者、被介護者等の人間が、どのような姿勢状態でいるのかを検出することが必要な場合がある。
【０００３】
例えば、筋ジストロフィーを患っている患者は、筋力の弱化により寝返りが打てない等、自分の意志で好きな睡眠姿勢等を取ることが困難な場合がある。このような患者は、同一の睡眠姿勢が継続すると、褥瘡の原因にもなる。また、睡眠時無呼吸症候群は、仰臥位（仰向け）になった時に発生する可能性が高いため、仰臥位の睡眠姿勢が発現したときには、注意が必要である。また、外傷性脳損傷、脳梗塞、脳内出血、脳腫瘍および脳症などの重篤な脳損傷が起きると、上肢や下肢の不随意的な伸展や屈曲した姿勢である異常肢位を発現ことがある。このような場合は、臥位だけでなく、上肢の状態も知る必要がある。
【０００４】
そこで、臥位および四肢の状態を容易に検出することで、人間の睡眠時の状態やパターンを把握し、疾患による症状の発生の予兆検知を行えるようにする必要がある。
【０００５】
例えば、カメラで人間を撮影し、その撮影画像を用いて肘や膝の関節の屈伸を検出し、人間の姿勢や運動状態を把握する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
また、複数の加速度センサを人間の体幹から四肢の末梢部に至るまでの異なる複数部位に夫々装着して、得られた出力データに基づいて各部位の各活動レベルを判定し、各活動レベルとその組み合わせから身体活動を判別する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８４５２１１号明細書
【特許文献２】特開２００１−８７２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般に睡眠時には布団によって人間の身体は覆われているため、カメラによる睡眠時の肘や膝の屈伸状態を検出することができないことがある、という問題点があった。
【０００９】
また、人体の複数部位に装着した加速度センサの出力データを単に組み合わせるだけでは、肘や膝の屈伸状態の判断をすることが出来ない、という問題点があった。
【００１０】
１つの側面において、本発明は、床上等に横たわっている人間の肘や膝の屈伸状態を、数少ないセンサで的確に求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１つの案では、姿勢状態検出装置は、第１の加速度取得部、第２の加速度取得部、第１の回転角算出部、第２の回転角算出部、及び屈伸状態検索部を含む。
【００１２】
第１の加速度取得部は、被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得する。第２の加速度取得部は、前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得する。第１の回転角算出部は、前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出する。第２の回転角算出部は、前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出する。屈伸状態検索部は、人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照する。そして、前記第１の回転角算出部により算出した回転角と前記第２の回転角算出部により算出した回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。
【発明の効果】
【００１３】
実施の形態によれば、床上等に横たわっている人間の肘や膝の屈伸状態を、数少ないセンサで的確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る姿勢状態検出システムの機能構成を示す図である。
【図２】胸部に取り付けた加速度センサを示す図である。
【図３】左手首に取り付けた加速度センサを示す図である。
【図４】胸部に取り付けた加速度センサの座標系と手首に取り付けた加速度センサの座標系との関係を説明するための図である。
【図５】屈伸判定ＤＢの例を示す図（その１）である。
【図６】体幹の回転角θと代表角度との関係を示す図である。
【図７】前腕の回転角ξと代表角度との関係を示す図である。
【図８】屈伸判定ＤＢの例を示す図（その２）である。
【図９】体幹と前腕の成す角度φと代表角度との関係を示す図である。
【図１０】姿勢状態ＤＢの例を示す図である。
【図１１】遷移可能ＤＢの例を示す図である。
【図１２】遷移確率ＤＢの例を示す図である。
【図１３】姿勢記録ＤＢの例を示す図である。
【図１４】「装着エラー」の状態を示す図である。
【図１５】姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図１６】姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図１７】姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャート（その３）である。
【図１８】姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャート（その４）である。
【図１９】姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャート（その５）である。
【図２０】加速度センサを足首に取り付けた場合に用いる屈伸判定ＤＢの例を示す図である。
【図２１】加速度センサを足首に取り付けた場合に用いる遷移可能ＤＢの例を示す図である。
【図２２】情報処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る姿勢状態検出システムの機能構成を示す図である。図２は、胸部に取り付けた加速度センサを示す図である。図３は、左手首に取り付けた加速度センサを示す図である。図４は、胸部に取り付けた加速度センサの座標系と手首に取り付けた加速度センサの座標系との関係を説明するための図である。
【００１６】
図１において、姿勢状態検出システム１００は、姿勢状態検出装置１、第１のセンサ装置２、第２のセンサ装置３、及び通知用端末４を備える。
【００１７】
第１のセンサ装置２は、姿勢状態検出装置１と接続され、加速度検出部２１及びデータ送信部２２を備える。第２のセンサ装置３は、姿勢状態検出装置１と接続され、加速度検出部３１及びデータ送信部３２を備える。第１のセンサ装置２及び第２のセンサ装置３は、例えば、図２及び図３に示すような加速度センサ、傾斜センサ又は重力センサであり、少なくとも重力方向の加速度を検出することが可能である。第１のセンサ装置２は、被験者の胴体、例えば胸部に取り付けられることより、被験者の臥位の検出に用いる。第２のセンサ装置３は、被験者の四肢、例えば右手首、左手首、右足首又は左足首に取り付けられることより、被験者の前腕又は下腿の向きの検出に用いる。加速度検出部２１及び加速度検出部３１は、加速度を検出し、データ送信部２２及びデータ送信部３２は、検出した加速度データを姿勢状態検出装置１に送信する。
【００１８】
姿勢状態検出装置１は、例えば、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、携帯通信端末等の情報処理装置である。姿勢状態検出装置１は、データ取得部１１、角度算出部１２、屈伸状態検索部１３、遷移可能屈伸状態検索部１４、遷移確率検索部１５、最終屈伸状態判定部１６、エラー検知部１７、及び通知送信部１８を備える。また、姿勢状態検出装置１は、角度保存データベース（ＤａｔａＢａｓｅ：ＤＢ）５１、屈伸判定ＤＢ５２、姿勢状態ＤＢ５３、遷移可能ＤＢ５４、遷移確率ＤＢ５５、及び姿勢記録ＤＢ５６と接続されている。
【００１９】
データ取得部１１は、被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置２から送信された加速度データを受信し、前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置３から送信された加速度データを受信する。そして、第１のセンサ装置２からの重力加速度成分、及び第２のセンサ装置３からの重力加速度成分を取得する。
【００２０】
角度算出部１２は、データ取得部１１で取得した重力加速度データに基づいて、下記（式１）を用いて被験者の体幹の回転角θを算出し、下記（式２）を用いて被験者の前腕又は下腿の回転角ξを算出する。そして、角度算出部１２は、前記算出した回転角θを、前記データ取得部１１が第１のセンサ装置２から送信された加速度データを取得した時刻と対応付けて角度保存ＤＢ５１に蓄積する。また、角度算出部１２は、前記算出した回転角ξを、前記データ取得部１１が第２のセンサ装置３から送信された加速度データを取得した時刻と対応付けて角度保存ＤＢ５１に蓄積する。
【００２１】
【数１】
2015198771.tif 000003
【００２２】
ここで、ａxは第１のセンサ装置２から送信された加速度データのうち図２に示すｘ軸方向の加速度、ａyはｙ軸方向の加速度である。被験者が床上等に横たわっている状態では、２軸（図２のｘ軸方向とｙ軸方向）の重力加速度成分から臥位の検出ができる。
【００２３】
【数２】
2015198771.tif 000004
【００２４】
ここで、ｂxは第２のセンサ装置３から送信された加速度データのうち図３に示すｘ軸方向の加速度、ｂyはｙ軸方向の加速度である。２軸（図３のｘ軸方向とｙ軸方向）の重力加速度成分から前腕又は下腿の回転角の検出ができる。
【００２５】
以下、説明を分かりやすくするために、第２のセンサ装置３を被験者の手首に取り付けた場合について説明する。
【００２６】
肘から先の前腕の可動な回転角は、体幹の回転角との相対的な回転角に依存する。しかし、前腕の回転角ξを求めても、前腕は必ずしも体幹に平行ではないため、前腕が重力方向の上下に向かうことがあり、前腕の向きが特定できないことがある。これは、前腕の回転角ξを求めるときに、第２のセンサ装置３のz軸（図３）の情報がなくなるためである。しかし、人間が床上等に横たわっている状態では、腕が伸びていたり曲がっていたりしても、安定時は手が布団や身体に接触しているため、前腕は肘を支点とした可動範囲の自由度を持つ。よって、肘を中心とした回転が分かれば前腕の向きが決定できる。
【００２７】
そこで、角度算出部１２は、第１のセンサ装置２から送信された加速度データ及び第２のセンサ装置３から送信された加速度データに基づいて、下記（式３）を用いて被験者の体幹と前腕の成す角度φを算出する。
【００２８】
【数３】
2015198771.tif 000005
【００２９】
ここで、ａは、第１のセンサ装置２から送信された加速度データのうちの重力加速度成分、ｂは、第２のセンサ装置３から送信された加速度データのうちの重力加速度成分である。これら２つの重力加速度成分の内積から、被験者の体幹と前腕の成す角度φを求めることで、前腕の向きを決定できる。この角度φの意味することは、図４に示すように、胴体に取り付ける第１のセンサ装置２の座標系（図４（Ａ））と、手首に取り付ける第２のセンサ装置３の座標系（図４（Ｂ））を一致させた場合（図４（Ｃ））における、体幹と前腕の成す角度を求めることである。
【００３０】
屈伸状態検索部１３は、人間の肘の屈伸状態を体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定ＤＢ５２を参照し、角度算出部１２により算出した回転角θと回転角ξとの組み合わせに対応する、人間の肘の屈伸状態を検索する。ここで、肘の屈伸状態とは、曲がっている状態を示す屈曲状態、又は伸びている状態を示す伸展状態である。すなわち、屈伸状態検索部１３は、屈伸判定ＤＢ５２を参照し、回転角θと回転角ξとの組み合わせに対応する肘が屈曲状態であるのか伸展状態であるのかを検索する。このようにして、体幹の回転角θと前腕の回転角ξから人間の肘の屈伸状態、すなわち、肘が曲がっている状態を示す屈曲状態であるのか伸びている状態を示す伸展状態であるのかが分かる。
【００３１】
ところで、人間の肘から先の前腕の回転は、肘関節の物理的な制約により１８０度以内でしか回転しない。肘より上の部分である上腕は、「上腕骨」という一本の骨で形成される。これに対して、肘より下の部分である前腕は、「尺骨」と「とう骨」という二本の骨で形成されている。したがって、肘を固定したまま手首を回転させると、これら二本の骨がクロスするように動くので１８０度以内で回転する構造になっている。これは、例えば仰臥位の状態で肘を延ばした伸展状態の場合、親指が重力方向に対し下向きになることはない。また、肘を曲げた屈曲状態の場合には、手の甲が斜め下になることはない。つまり、体幹の回転角θと前腕の回転角ξが分かれば、肘が伸びているか曲げているかが判別可能なことを示している。この人間の肘の屈伸状態は、体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせと対応関係がある。
【００３２】
図５は、屈伸判定ＤＢの例を示す図（その１）であり、図６は、体幹の回転角θと代表角度との関係を示す図であり、図７は、前腕の回転角ξと代表角度との関係を示す図である。
【００３３】
図５に示す屈伸判定ＤＢ５２の例は、以下の説明に必要なデータのみを示している。他の説明に必要なデータは図８に示し、その説明は後述する。
【００３４】
図５に示すように、屈伸判定ＤＢ５２には、人間の肘の屈伸状態を体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせに対応付けて格納している。図５に示した例では、屈曲状態を白丸印（○）で示し、伸展状態を黒丸印（●）で示している。白丸印及び黒丸印の両方が示されているのは、屈曲状態であるのか伸展状態であるのか不明状態であることを示している。しかし、例えば仰臥位の状態（体幹の回転角θが「０度」）で、手の甲が上になるような前腕の回転角ξが「０度」近辺及び「−１８０度」（＝１８０度）近辺の場合は、肘の屈伸状態は不明状態である。
【００３５】
また、図５に示した屈伸判定ＤＢ５２の「行」及び「列」の回転角は、代表角度として定義されている。ここで、代表角度とは、所定の範囲内の角度を所定のルールに従って代表する角度であり、例えば、算出された回転角が「１１０度」以上「１６０度」未満の範囲内であれば、代表角度はその範囲内の中央である「１３５度」として定める。
【００３６】
代表角度を定めるための所定範囲は、体幹の回転角の場合、３６０度を少なくとも４種類に分類することが望ましい。具体的には、仰臥位、右側臥位、左側臥位、伏臥位（うつ伏せ）の４種類に対応する。図６に示した例では、より細かく安静姿勢を求めるために、８種類に分類し、代表角度を定め、その代表角度を用いる。例えば、体幹の回転角θの範囲が「−１８０度」以上「−１６０度」未満及び「１６０度」以上「１８０度」未満の場合は、仰臥位である。その代表角度は「−１８０度」（＝１８０度）であり、体幹の回転角θの範囲が「−１６０度」以上「−１１０度」未満の場合は、右斜めの仰臥位であり、その代表角度は「−１３５度」である。
【００３７】
また、前腕の回転角も、図７に示すように分類する。前腕の回転は、体幹の回転に対して相対的な量になるので、体幹の分類の個数以上の分類が必要である。ここでは、図７に示すように８種類に分類し、体幹の場合と同様に代表角度を用いる。例えば、前腕の回転角ξの範囲が「−１１０度」以上「−７０度」未満の場合は、親指が上である。その代表角度は「−９０度」であり、前腕の回転角ξの範囲が「−７０度」以上「−２０度」未満の場合は、手の甲が斜め上であり、その代表角度は「−４５度」である。
【００３８】
図８は、屈伸判定ＤＢの例を示す図（その２）であり、図９は、体幹と前腕の成す角度φと代表角度との関係を示す図であり、図１０は、姿勢状態ＤＢの例を示す図である。
【００３９】
図８に示す屈伸判定ＤＢ５２の例は、以下の説明に必要なデータのみを示している。図５を用いて説明したデータとともに格納されている。
【００４０】
前記屈伸判定ＤＢ５２には、更に、人間の体幹と前腕の成す角度φのうち体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせでは形成され得ない角度φがある場合、図８に示すように、該形成され得ない角度φを該組み合わせに対応付けて格納されている。図８に示した例では、例えば、体幹の回転角θが「０度」で前腕の回転角ξが「０度」の組み合わせの場合に、体幹と前腕が形成され得ない角度φが「９０度」であることを示している。例えば、人間が床上等に横たわっている状態で安静にしていれば、体幹と前腕が形成され得ない角度となっている。
【００４１】
また、図８に示した屈伸判定ＤＢ５２に格納された角度φは、代表角度として定義されている。ここで、代表角度とは、所定の範囲内の角度を所定のルールに従って代表する角度であり、図９に示すように、例えば、算出された角度φが「０度」以上「６０度」未満の範囲内であれば、代表角度はその範囲内の中央である「３０度」として定める。
【００４２】
人間が床上等に横たわっている状態では、安静にしていれば、前腕が床面等に必ず接地している。これは、仰臥位のときには、前腕を重力加速度の上下方向に伸ばしていることはないことと、側臥位と伏臥位のときに肘が曲がって状態として、重力加速度の上下方向かそうでないかを判別することが可能なことを示している。そこで、体幹と前腕の成す角度φは、重力方向の上下が分かればよいので、図９のように３種類に分類し、代表角度を用いる。
【００４３】
前記屈伸状態検索部１３は、屈伸判定ＤＢ５２を参照し、前記角度算出部１２により算出した前記被験者の体幹と前腕の成す角度φが、前記屈伸判定ＤＢ５２に格納されていない場合、回転角θと回転角ξとの組み合わせに対応する肘が屈曲状態であるのか伸展状態であるのかを検索する。また、前記屈伸状態検索部１３は、姿勢状態ＤＢ５３を参照し、体幹の回転角θ、前腕の回転角ξ及び体幹と前腕の成す角度φの組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。このようにして、体幹の回転角θと前腕の回転角ξから人間の肘の屈伸状態、すなわち、肘が曲がっている状態を示す屈曲状態であるのか伸びている状態を示す伸展状態であるのかが分かる。他方、屈伸判定ＤＢ５２を参照した結果、前記角度φが前記屈伸判定ＤＢ５２に格納されている場合は、前記角度φが人間の体幹と前腕の成す角度φのうち体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせでは形成され得ない角度φである可能性がある。そこで、前記屈伸状態検索部１３により、所定期間に前記屈伸判定ＤＢ５２の検索を繰り返す。そして、その全ての検索で、前記角度算出部１２により算出した前記被験者の体幹と前腕の成す角度φが前記屈伸判定ＤＢ５２に格納されている場合、前記角度θが体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせでは形成され得ない角度φであることを示す情報「姿勢エラー」を出力する。すなわち、人間が床上等に横たわっている状態で安静にしていれば、体幹と前腕が形成され得ない角度となっていることを示す情報「姿勢エラー」を出力する。ここで、所定期間検索を繰り返すのは、極めて短期間であれば体幹と前腕が形成され得ない角度となる可能性があり、それを排除するためである。
【００４４】
また、人間が安静にして床上等に横たわっている場合、体幹及び前腕は、自然な状態のまま一定時間以上継続される。ある状態Ｘから別の状態Ｙに変化するとき、ＸからＹへの遷移可能な状態は限定される。例えば、仰臥位から伏臥位への急激な姿勢変化はない。このことは、人間の構造から拘束されるため、事前に遷移可能かどうかを定義付けることができる。
【００４５】
図１１は、遷移可能ＤＢの例を示す図である。
図１１に示すように、遷移可能ＤＢ５４には、遷移前における体幹の回転角θ、前腕の回転角ξ及び体幹と前腕の成す角度φと、遷移後における体幹の回転角θ、前腕の回転角ξ及び体幹と前腕の成す角度φとの組み合わせに、遷移可能か不可能かの情報及び肘の屈伸状態を対応付けて格納している。図１１に示した例では、遷移可能を白丸印（○）、遷移不可能をバツ印（×）で示しており、屈曲状態を「屈」印、伸展状態を「伸」印、屈曲と伸展の両方の状態を「屈伸」印で示している。また、図１１に示した例は、図５に示した屈伸判定ＤＢ５２の例において、白丸印（屈曲状態）及び黒丸印（伸展状態）の両方が示されていることにより、屈曲状態であるのか伸展状態であるのか不明状態であるものについてのみ示している。例えば、遷移前「θ＝０、ξ＝４５、φ＝３０」から、遷移後「θ＝０、ξ＝０、φ＝３０」への遷移は、肘が屈曲状態であることを示している。
【００４６】
遷移可能屈伸状態検索部１４は、図１１に示すような遷移可能ＤＢ５４を参照し、前記角度算出部１２により算出した回転角θ、回転角ξ及び角度φの組み合わせに対応する肘の屈伸状態を検索し、「屈曲状態」で遷移可能か「伸展状態」で遷移可能かを出力する。これにより、屈伸状態検索部１３では肘の屈曲状態が検索できなかった場合であっても、屈曲状態を検索することができる。
【００４７】
図１２は、遷移確率ＤＢの例を示す図であり、図１３は、姿勢記録ＤＢの例を示す図であり、図１４は、「装着エラー」の状態を示す図である。
【００４８】
遷移確率検索部１５は、被験者が過去に状態遷移した確率、又は被験者が横たわっている場所の物理的環境に基づき定められる確立に基づいて、遷移確率を検索する。個人の癖や寝室の物理的制約等により、あまり変化しない安静時の状態がある。例えば、ベッドで寝ている人にとって、ベッドの縁は一種の物理的制約である。例えば、右側にベッドの縁がある場合、右側臥位からさらに右に回転した伏臥位への遷移はあまりないと考えられる。これは、被験者毎に事前に姿勢変化の遷移確率を求めておくことにより、その被験者毎に取りやすい遷移を検索することが可能になる。例えば、図１２に示した遷移確率ＤＢ５５を参照することにより、遷移前「θ＝９０、ξ＝−１８０、φ＝９０」から遷移後「θ＝９０、ξ＝−１８０、φ＝３０」へ遷移する確率が「２０％」である。これに対して、逆の遷移、遷移前「θ＝９０、ξ＝−１８０、φ＝３０」から遷移後「θ＝９０、ξ＝−１８０、φ＝９０」へ遷移する確率が「１０％」であることが検索できる。
【００４９】
最終屈伸状態判定部１６は、屈伸状態検索部１３又は遷移可能屈伸状態検索部１４による検索結果に基づいて、床上、ベッド上、畳上等に横たわっている被験者の肘の屈伸状態を出力する。すなわち、肘が曲がっている状態を示す屈曲状態であるのか、伸びている状態を示す伸展状態であるのかを出力するとともに、図１３に示すような姿勢記録ＤＢ５６に記録する。
【００５０】
エラー検知部１７は、角度算出部１２により所定期間に算出した回転角ξが全て同一値であった場合、前記第２のセンサ装置３の「装着エラー」であることを検知する。ここで、「装着エラー」となる状態とは、例えば、図１４に示すように、第２のセンサ装置３を手首に装着するためのバンド等が緩く、前腕が回転しても第２のセンサ装置３が回転しないような状態である。
【００５１】
また、エラー検知部１７は、角度算出部１２により所定期間に算出した回転角θが前記角度保存ＤＢ５１に蓄積された１時刻前の回転角θと所定値以内の相違である場合、急激な姿勢変化であることを示す「急激姿勢変化エラー」を検知する。例えば、被験者がベッド等から転落した場合のような場合に「急激姿勢変化エラー」を検知する。
【００５２】
そして、通知送信部１８は、前記屈伸状態検索部１３又は前記遷移可能屈伸状態検索部１４が検索した屈伸状態を前記通知用端末４に通知する。また、前記屈伸状態検索部１３が出力した情報「姿勢エラー」、若しくはエラー検出部１７が検知した「装着エラー」又は「急激姿勢変化エラー」を、前記通知用端末４に通知する。
【００５３】
通知用端末４は、例えば、携帯通信端末、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の情報処理装置であり、姿勢状態検出装置１と接続され、通知受信部４１及び通知部４２を備える。
【００５４】
通知受信部４１は、姿勢状態検出装置１から通知された屈伸状態若しくは「姿勢エラー」、「装着エラー」又は「急激姿勢変化エラー」を受信する。通知部４２は、受信した屈伸状態若しくは「姿勢エラー」、「装着エラー」又は「急激姿勢変化エラー」をスピーカやディスプレイ等で出力する。
【００５５】
図１５、図１６、図１７、図１８及び図１９は、姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出処理の流れを示すフローチャートである。
【００５６】
上述した姿勢状態検出装置１は、パーソナルコンピュータのような情報処理装置が下記のような姿勢状態検出処理を実行することにより実現する。
【００５７】
まず、姿勢状態検出装置１に内蔵されたタイマは、図１５のステップＳ１６０１において、カウンタ値をリセットし、計時を開始する。
【００５８】
データ取得部１１は、ステップＳ１６０２において、被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置２から送信された加速度データ、及び前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置３から送信された加速度データを受信する。そして、データ取得部１１は、第１のセンサ装置２からの重力加速度成分ａ、及び第２のセンサ装置３からの重力加速度成分ｂを取得する。
【００５９】
角度算出部１２は、ステップＳ１６０３において、ステップＳ１６０２で取得した重力加速度データａに基づいて、上記（式１）を用いて被験者の体幹の回転角θを算出する。また、角度算出部１２は、ステップＳ１６０２で取得した重力加速度データｂに基づいて、上記（式２）を用いて被験者の前腕の回転角ξを算出する。角度算出部１２は、算出した回転角θ及び回転角ξを、それぞれ第１のセンサ装置２から送信された加速度データを取得した時刻、第２のセンサ装置３から送信された加速度データを取得した時刻と対応付けて角度保存ＤＢ５１に蓄積する。
【００６０】
次に、角度算出部１２は、ステップＳ１６０４において、ステップＳ１６０２で取得した第１のセンサ装置２からの重力加速度成分ａ及び第２のセンサ装置３からの重力加速度成分ｂに基づいて、上記（式３）を用いて被験者の体幹と前腕の成す角度φを算出する。
【００６１】
角度算出部１２は、ステップＳ１６０５において、算出したθ、ξ、φから、予め定めた関係（図６、図７、図９参照）に基づいて代表角度θ、ξ、φを求める。そして、角度算出部１２は、ステップＳ１６０６において、ステップＳ１６０５で求めた代表角度θ、ξ、φを角度保存ＤＢ５１に格納する。これらの代表角度θ、ξ、φから、被験者の姿勢を特定することができる。例えば、代表角度θが「０度」の場合、図６に示すように、被験者は「仰臥位」になっている。また、代表角度ξが「９０度」の場合、図７に示すように、被験者の手は「親指が上」になっている。また、代表角度φが「３０度」の場合、図９に示すように、被験者の前腕は「体幹に平行」になっている。
【００６２】
屈伸状態検索部１３は、ステップＳ１６０７において、人間の肘の屈伸状態を体幹の回転角θと前腕の回転角ξとの組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定ＤＢ５２を参照し、ステップＳ１６０３で算出した回転角θと回転角ξとの組み合わせを検索する。そして、屈伸状態検索部１３は、ステップＳ１６０８において、回転角θと回転角ξとの組み合わせに対応するφがあるか否かを判断する。
【００６３】
ステップＳ１６０８で回転角θとξとの組み合わせに対応するφがある場合、体幹と前腕が形成され得ない角度となっている姿勢状態の可能性がある。ただし、健全な被験者であれば、瞬間的にこのような姿勢状態になることはあっても、一定時間以上継続することは考えられない。そこで、屈伸状態検索部１３は、このような姿勢状態が継続しているかどうかを確認するため、所定期間の過去のθ、ξ、φを参照する。すなわち、回転角θと回転角ξの組み合わせに対応するφがあると判断された場合（ステップＳ１６０８：Ｙｅｓ）、屈伸状態検索部１３は、図１６のステップＳ１７０１において、所定期間の過去の代表角度θ、ξ、φを角度保存ＤＢ５１から読み出す。次に、屈伸状態検索部１３は、ステップＳ１７０２において、屈伸判定ＤＢ５２を参照し、各時刻におけるθとξの組み合わせに対応するφを検索する（図８参照）。そして、屈伸状態検索部１３は、ステップＳ１７０３において、全ての時刻でθとξの組み合わせに対応するφが同一であるか否かを判断する。すなわち、屈伸状態検索部１３は、人間の身体の構造上、横たわっている場合には表れない姿勢状態を判定する。例えば、θが「０度」、ξが「９０度」、φが「１２０度」であり、人間が横たわっている場合では安定していない状態である。ただし、寝返りをした場合には一瞬表れることもある。そこで、屈伸状態検索部１３は、所定期間の全ての時刻でθとξの組み合わせに対応するφが同一であるか否かを判断する。
【００６４】
全ての時刻でθとξの組み合わせに対応するφが同一であれば（ステップＳ１７０３：Ｙｅｓ）、エラー検知部１７は、ステップＳ１７０４において、「姿勢エラー」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力し、図１５のステップＳ１６０１に戻る。他方、何れかの時刻でθとξの組み合わせに対応するφが同一でなければ（ステップＳ１７０３：Ｎｏ）、ステップＳ１６０１に戻る。
【００６５】
図１５のステップＳ１６０８で、回転角θと回転角ξの組み合わせに対応するφがないと判断された場合（ステップＳ１６０８：Ｎｏ）、屈伸状態検索部１３は、図１７のステップＳ１８０１において、屈伸判定ＤＢ５２を参照し、回転角θと回転角ξの組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。すなわち、屈伸状態検索部１３は、肘が曲がっている状態を示す「屈曲状態」であるのか、又は伸びている状態を示す「伸展状態」であるのか、若しくはどちらとも言えない「不明状態」であるのかを検索する（図５参照）。そして、屈伸状態検索部１３は、ステップＳ１８０２において、対応する屈伸状態が「屈曲状態」か「伸展状態」か「不明状態」かを判断する。
【００６６】
「屈曲状態」である判断された場合（ステップＳ１８０２：「屈曲」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０３において、「屈曲状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力し、図１８のステップＳ１９０１に進む。また、「伸展状態」である判断された場合（ステップＳ１８０２：「伸展」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０４において、「伸展状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力し、図１８のステップＳ１９０１に進む。これらの場合、被験者の肘の屈曲状態を特定することができる。例えば、代表角度θが「０度」、代表角度ξが「１３５度」の場合、被験者の肘は、「屈曲状態」になっている（図５参照）。また、代表角度θが「０度」、代表角度ξが「−１３５度」の場合、被験者の肘は、「伸展状態」になっている（図５参照）。
【００６７】
しかしながら、回転角θと回転角ξの組み合わせに対応する屈伸状態が「不明状態」である判断された場合（ステップＳ１８０２：「不明状態」）、被験者の肘の屈曲状態を特定することができない。例えば、代表角度θが「０度」、代表角度ξが「０度」の場合、被験者の肘は、「不明状態」になっている（図５参照）。この場合、ステップＳ１８０５に進む。
【００６８】
遷移可能屈伸状態検索部１４は、ステップＳ１８０５において、姿勢記録ＤＢ５６の「時刻」と「姿勢」の値を参照して、直前（１時刻過去）の姿勢状態（遷移前の姿勢状態）と現在の姿勢状態（遷移後の姿勢状態）を特定する。
【００６９】
遷移可能屈伸状態検索部１４は、ステップＳ１８０６において、遷移可能ＤＢ５４を参照し、特定した遷移前後の姿勢状態（θ、ξ、φ）の組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。
【００７０】
遷移可能屈伸状態検索部１４は、ステップＳ１８０７において、ステップＳ１８０６で検索した屈伸状態が「屈曲状態」か「伸展状態」か「不明状態」かを判断する。
【００７１】
「屈曲状態」である判断された場合（ステップＳ１８０７：「屈曲」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０３において、「屈曲状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力する。また、「伸展状態」である判断された場合（ステップＳ１８０７：「伸展」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０４において、「伸展状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力する。例えば、「右斜め側臥位」から「仰臥位」への遷移の場合、すなわち、θが「４５度」、ξが「０度」、φが「３０度」の状態から、θが「０度」、ξが「０度」、φが「３０度」の状態へ遷移した場合は、肘の屈伸状態は一意に定まる。よって、「屈曲状態」と特定することができる。このように、ステップＳ１８０２では肘の屈曲状態が特定できなかった場合であっても、被験者の肘の屈曲状態を特定することができる。
【００７２】
しかしながら、遷移前後の姿勢状態（θ、ξ、φ）の組み合わせに対応する屈伸状態が「不明状態」である判断された場合（ステップＳ１８０７：「不明状態」）、被験者の肘の屈曲状態を特定することができない。この場合、ステップＳ１８０８に進む。
【００７３】
そして、遷移確率検索部１５は、ステップＳ１８０８において、姿勢記録ＤＢ５６の「時刻」と「姿勢」の値を参照して姿勢状態を特定し、遷移確率ＤＢ５５を参照する。そして、遷移確率検索部１５は、特定した姿勢状態（θ、ξ、θ）のうち、遷移する確率の高い遷移前後のθ、ξ、θの組み合わせに対応する屈伸状態を検索する。
【００７４】
遷移確率検索部１５は、ステップＳ１８０９において、ステップＳ１８０８で検索した屈伸状態が「屈曲状態」か「伸展状態」か「不明状態」かを判断する。
【００７５】
「屈曲状態」である判断された場合（ステップＳ１８０９：「屈曲」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０３において、「屈曲状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力する。また、「伸展状態」である判断された場合（ステップＳ１８０９：「伸展」）、通知送信部１８は、ステップＳ１８０４において、「伸展状態」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力する。
【００７６】
他方、「不明状態」である判断された場合（ステップＳ１８０９：「不明状態」）、図１９のステップＳ２００１に進む。
【００７７】
ステップＳ１８０３又はステップＳ１８０４で「屈曲状態」又は「伸展状態」を出力した後は、最終屈伸状態判定部１６は、図１８のステップＳ１９０１において、所定期間の過去の代表角度ξを角度保存ＤＢ５１から読み出す。
【００７８】
最終屈伸状態判定部１６は、ステップＳ１９０２において、ステップＳ１９０１で読み出したξが全ての時刻で同一か否かを判断する。通常、人間が横たわっている場合、例えば、睡眠している場合には、寝返りが発生する。すなわち、同一の姿勢状態が長時間継続することはない。しかしながら、例えば、第２のセンサ装置３を手首に装着するためのバンド等が緩かった場合、図１４に示すように第２のセンサ装置３が回転せずに常に下側に来てしまい、重力加速度は同一の方向を向く。すなわち、ステップＳ１９０１で読み出したξが全ての時刻で同一となった場合には、第２のセンサ装置３が手首から外れていたり、第２のセンサ装置３の装着が緩かったりすることになるので、「装着エラー」であると判断することができる。
【００７９】
全ての時刻でξが同一であると判断された場合（ステップＳ１９０２：Ｙｅｓ）、エラー検知部１７は、ステップＳ１９０３において、「装着エラー」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力し、図１５のステップＳ１６０１に戻る。他方、何れかの時刻でξが同一でなければ（ステップＳ１９０２：Ｎｏ）、ステップＳ１６０１に戻る。
【００８０】
図１７のステップＳ１８０９で屈伸状態が「不明状態」である判断された場合（ステップＳ１８０９：「不明状態」）、最終屈伸状態判定部１６は、ステップＳ２００１において、直前（１時刻過去）の代表角度θを角度保存ＤＢ５１から読み出す。
【００８１】
最終屈伸状態判定部１６は、ステップＳ２００２において、算出された回転角θが前記角度保存ＤＢ５１に蓄積された１時刻前の回転角θと所定値以内の相違であるか否か、例えば、図６において同一又は隣接した代表角度であるか否かを判断する。通常、臥位の急激な姿勢変化はない。例えば、仰臥位から伏臥位に急激に変化することはない。しかし、ベッド等から落下すると、臥位の急激な変化が発生する。ここでは、回転角θが同一又は隣接する回転角である場合、急激な姿勢変化ではないと判断する。例えば、回転角θが「９０度」に隣接する回転角は、「４５度」と「１３５度」である。また、回転角θが「−１８０度」に隣接する回転角は、「−１３５度」と「１３５度」である（図６参照）。これらの場合は、急激な姿勢変化ではないと判断する。
【００８２】
同一又は隣接した代表角度でないと判断された場合（ステップＳ２００２：Ｎｏ）、被験者がベッド等から転落したようなことが想定される。よって、エラー検知部１７は、ステップＳ２００３において、急激な姿勢変化であることを示す「急激姿勢変化エラー」を姿勢記録ＤＢ５６に記録するとともに通知用端末４に出力し、ステップＳ２００４に進む。他方、同一又は隣接した代表角度であれば（ステップＳ２００２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２００４に進む。
【００８３】
タイマは、ステップＳ２００４において、所定時間経過したかを判断し、所定時間経過したと判断された場合（ステップＳ２００４：Ｙｅｓ）、図１５のステップＳ１６０１に戻ることにより、本姿勢状態検出処理を所定間隔で実行することができる。
【００８４】
以上、説明を分かりやすくするために、第２のセンサ装置３を被験者の手首に取り付けた場合について説明したが、第２のセンサ装置３を被験者の足首に取り付けた場合でも、姿勢状態検出装置１の構成、及び姿勢状態検出処理の流れは同様である。人間の身体的構造の相違から、屈伸判定ＤＢ５２、姿勢状態ＤＢ５３及び遷移可能ＤＢ５４に格納されているデータは相違する。
【００８５】
図２０は、加速度センサを足首に取り付けた場合に用いる屈伸判定ＤＢの例を示す図であり、図２１は、加速度センサを足首に取り付けた場合に用いる遷移可能ＤＢの例を示す図である。
【００８６】
下腿の自由度は前腕の自由度に比べ小さい。すなわち、下腿の回転は、膝関節の物理的な制約により９０度以内でしか回転しない。また、人間が床上等に横たわっている状態では、安静にしていれば、下腿が床面等に必ず接地している。これは、仰臥位のときには、下腿を重力加速度の上下方向に伸ばしていることはないことを示している。更に、側臥位と伏臥位のときに膝が曲がって状態として、重力加速度の上下方向かそうでないかを判別することが可能なことを示している。これらのことから、第２のセンサ装置３を足首に取り付けた場合に用いる屈伸判定ＤＢ５２は、図２０に示したようになる。また、遷移可能ＤＢ５４は、図２１に示したようになる。
【００８７】
上述した本実施の形態に係る姿勢状態検出装置１によれば、胴体に取り付けられた第１のセンサ装置２から送信された加速度データ、及び手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置３から送信された加速度データに基づいて、肘又は膝の屈曲状態を特定することができる。これにより、例えば、特定の疾患の睡眠時の状態の良否を判定することが可能になる。特に、重篤な脳損傷が起きた患者の、上肢や下肢の不随意的な伸展や屈曲した姿勢である異常肢位を判定することが可能になる。
【００８８】
図２２は、情報処理装置の構成図である。
図１の姿勢状態検出装置１は、例えば、図２２に示すような情報処理装置（コンピュータ）を用いて実現することが可能である。図２２の情報処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３０１、メモリ２３０２、入力装置２３０３、出力装置２３０４、外部記録装置２３０５、媒体駆動装置２３０６及びネットワーク接続装置２３０７を備える。これらはバス２３０８により互いに接続されている。
【００８９】
メモリ２３０２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリであり、姿勢状態検出装置１が実行する姿勢状態検出処理に用いられるプログラム及びデータを格納する。例えば、ＣＰＵ２３０１は、メモリ２３０２を利用してプログラムを実行することにより、上述の姿勢状態検出処理を行う。
【００９０】
入力装置２３０３は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス等であり、オペレータからの指示や情報の入力に用いられる。出力装置２３０４は、例えば、表示装置、プリンタ、スピーカ等であり、オペレータへの問い合わせや処理結果の出力に用いられる。
【００９１】
外部記録装置２３０５は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。この外部記録装置２３０５には、ハードディスクドライブも含まれる。情報処理装置は、この外部記録装置２３０５にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ２３０２にロードして使用することができる。
【００９２】
媒体駆動装置２３０６は、可搬型記録媒体２３０９を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬型記録媒体２３０９は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。この可搬型記録媒体２３０９には、Compact Disk Read Only Memory （ＣＤ−ＲＯＭ）、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）メモリ等も含まれる。オペレータは、この可搬型記録媒体２３０９にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ２３０２にロードして使用することができる。
【００９３】
このように、姿勢状態検出処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、メモリ２３０２、外部記録装置２３０５、及び可搬型記録媒体２３０９のような、物理的な（非一時的な）記録媒体が含まれる。
【００９４】
ネットワーク接続装置２３０７は、通信ネットワーク２３１０に接続され、通信に伴うデータ変換を行う通信インターフェースである。情報処理装置は、プログラム及びデータを外部の装置からネットワーク接続装置２３０７を介して受け取り、それらをメモリ２３０２にロードして使用することができる。
【００９５】
開示の実施の形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。
【００９６】
図面を参照しながら説明した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得する第１の加速度取得部と、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得する第２の加速度取得部と、
前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出する第１の回転角算出部と、
前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出する第２の回転角算出部と、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記第１の回転角算出部により算出した回転角と前記第２の回転角算出部により算出した回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する屈伸状態検索部と、
を備えることを特徴とする姿勢状態検出装置。
（付記２）
前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度と前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度とに基づいて、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度を算出する角度算出部、
を備え、
前記屈伸判定データベースには、更に、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度がある場合、該形成され得ない角度を該組み合わせに対応付けて格納されており、
前記屈伸状態検索部は、前記角度算出部により算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されていない場合、前記第１の回転角算出部により算出した回転角と前記第２の回転角算出部により算出した回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索し、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
ことを特徴とする付記１に記載の姿勢状態検出装置。
（付記３）
前記屈伸状態検索部は、所定期間に前記屈伸判定データベースの検索を繰り返し、全ての検索で前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、前記形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
ことを特徴とする付記２に記載の姿勢状態検出装置。
（付記４）
前記第１のセンサ装置又は前記第２のセンサ装置は、加速度センサ、傾斜センサ又は重力センサである、
ことを特徴とする付記１乃至３の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
（付記５）
前記角度算出部は、前記第１の加速度取得部により取得した重力加速度と前記第２の加速度取得部により取得した重力加速度との内積を、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度として算出する、
ことを特徴とする付記１乃至４の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
（付記６）
人間の肘又は膝の屈伸状態を、人間の姿勢の遷移前後の体幹の回転角、前腕又は下腿の回転角、及び体幹と前腕又は下腿の成す角度の組に対応付けて格納する遷移可能データベースを参照し、前記第１の回転角算出部により算出した回転角、前記第２の回転角算出部により算出した回転角、及び前記角度算出部により算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度の組み合わせに対応する屈伸状態を検索する遷移可能屈伸状態検索部、
を備えることを特徴とする付記５に記載の姿勢状態検出装置。
（付記７）
前記第２の回転角算出部により所定期間に算出した回転角が全て同一値であった場合、前記第２のセンサ装置の装着エラーであることを検出するエラー検出部、
を備えることを特徴とする付記１乃至６の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
（付記８）
前記第１の回転角算出部は、前記算出した回転角を前記第１の加速度取得部が重力加速度を取得した時刻と対応付けて角度保存データベースに蓄積し、
前記第１の回転角算出部により所定期間に算出した回転角が前記角度保存データベースに蓄積された１時刻前の回転角と所定値以上異なった値である場合、前記被験者の姿勢エラーであることを検出するエラー検出部、
を備えることを特徴とする付記１乃至６の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
（付記９）
前記屈伸状態検索部又は前記遷移可能屈伸状態検索部が検索した屈伸状態若しくはエラー検出部が検知した装着エラー又は姿勢エラーを通知用端末に通知する通知部、
を備えることを特徴とする付記１乃至６の何れか１項に記載の姿勢状態検出装置。
（付記１０）
姿勢状態検出装置のコンピュータに、
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出し、
前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出し、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した被験者の前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
処理を実行させることを特徴とする姿勢状態検出プログラム。
（付記１１）
更に、前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度と前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度とに基づいて、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度を算出し、
前記屈伸判定データベースには、更に、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度がある場合、該形成され得ない角度を該組み合わせに対応付けて格納されており、
前記屈伸状態の検索は、前記算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されていない場合、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索し、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
処理を実行させることを特徴とする付記１０に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１２）
前記屈伸状態の検索は、所定期間に前記屈伸判定データベースの検索を繰り返し、全ての検索で前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、前記形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
処理を実行させることを特徴とする付記１１に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１３）
前記第１のセンサ装置又は前記第２のセンサ装置は、加速度センサ、傾斜センサ又は重力センサである、
ことを特徴とする付記１０乃至１２の何れか１項に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１４）
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度と前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度との内積を、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度として算出する、
処理を実行させることを特徴とする付記１０乃至１３の何れか１項に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１５）
更に、人間の肘又は膝の屈伸状態を、人間の姿勢の遷移前後の体幹の回転角、前腕又は下腿の回転角、及び体幹と前腕又は下腿の成す角度の組に対応付けて格納する遷移可能データベースを参照し、前記算出した体幹の回転角、前記算出した前腕又は下腿の回転角、及び前記算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度の組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
処理を実行させることを特徴とする付記１４に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１６）
更に、所定期間に算出した前腕又は下腿の回転角が全て同一値であった場合、前記第２のセンサ装置の装着エラーであることを検出する、
処理を実行させることを特徴とする付記１０乃至１５の何れか１項に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１７）
前記算出した体幹の回転角を前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度を取得した時刻と対応付けて角度保存データベースに蓄積し、
更に、所定期間に算出した体幹の回転角が前記角度保存データベースに蓄積された１時刻前の回転角と所定値以上異なった値である場合、前記被験者の姿勢エラーであることを検出する、
処理を実行させることを特徴とする付記１０乃至１５の何れか１項に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１８）
更に、前記検索した屈伸状態若しくは検知した装着エラー又は姿勢エラーを通知用端末に通知する、
処理を実行させることを特徴とする付記１０乃至１５の何れか１項に記載の姿勢状態検出プログラム。
（付記１９）
姿勢状態検出装置のコンピュータが実行する姿勢状態検出方法であって、
被験者の胴体に取り付けられた第１のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記被験者の手首又は足首の何れか１つに取り付けられた第２のセンサ装置からの重力加速度を取得し、
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の体幹の回転角を算出し、
前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度に基づいて、前記被験者の前腕又は下腿の回転角を算出し、
人間の肘又は膝の屈伸状態を体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応付けて格納する屈伸判定データベースを参照し、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した被験者の前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
ことを特徴とする姿勢状態検出方法。
（付記２０）
更に、前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度と前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度とに基づいて、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度を算出し、
前記屈伸判定データベースには、更に、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度がある場合、該形成され得ない角度を該組み合わせに対応付けて格納されており、
前記屈伸状態の検索は、前記算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されていない場合、前記算出した被験者の体幹の回転角と前記算出した前腕又は下腿の回転角との組み合わせに対応する屈伸状態を検索し、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、人間の体幹と前腕又は下腿の成す角度のうち体幹の回転角と前腕又は下腿の回転角との組み合わせでは形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
ことを特徴とする付記１９に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２１）
前記屈伸状態の検索は、所定期間に前記屈伸判定データベースの検索を繰り返し、全ての検索で前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度が前記屈伸判定データベースに格納されている場合、前記形成され得ない角度であることを示す情報を出力する、
ことを特徴とする付記２０に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２２）
前記第１のセンサ装置又は前記第２のセンサ装置は、加速度センサ、傾斜センサ又は重力センサである、
ことを特徴とする付記１９乃至２１の何れか１項に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２３）
前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度と前記第２のセンサ装置から取得した重力加速度との内積を、前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度として算出する、
ことを特徴とする付記１９乃至２２の何れか１項に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２４）
更に、人間の肘又は膝の屈伸状態を、人間の姿勢の遷移前後の体幹の回転角、前腕又は下腿の回転角、及び体幹と前腕又は下腿の成す角度の組に対応付けて格納する遷移可能データベースを参照し、前記算出した体幹の回転角、前記算出した前腕又は下腿の回転角、及び前記算出した前記被験者の体幹と前腕又は下腿の成す角度の組み合わせに対応する屈伸状態を検索する、
ことを特徴とする付記２３に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２５）
更に、所定期間に算出した前腕又は下腿の回転角が全て同一値であった場合、前記第２のセンサ装置の装着エラーであることを検出する、
ことを特徴とする付記１９乃至２４の何れか１項に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２６）
前記算出した体幹の回転角を前記第１のセンサ装置から取得した重力加速度を取得した時刻と対応付けて角度保存データベースに蓄積し、
更に、所定期間に算出した体幹の回転角が前記角度保存データベースに蓄積された１時刻前の回転角と所定値以上異なった値である場合、前記被験者の姿勢エラーであることを検出する、
ことを特徴とする付記１９乃至２４の何れか１項に記載の姿勢状態検出方法。
（付記２７）
更に、前記検索した屈伸状態若しくは検知した装着エラー又は姿勢エラーを通知用端末に通知する、
ことを特徴とする付記１９乃至２４の何れか１項に記載の姿勢状態検出方法。
【符号の説明】
【００９７】
１          姿勢状態検出装置
２          第１のセンサ装置
３          第２のセンサ装置
４          通知用端末
１１        データ取得部
１２        角度算出部
１３        屈伸状態検索部
１４        遷移可能屈伸状態検索部
１５        遷移確率検索部
１６        最終屈伸状態判定部
１７        エラー検知部
１８        通知送信部
２１        加速度検出部
２２        データ送信部
３１        加速度検出部
３２        データ送信部
４１        通知受信部
４２        通知部
５１        角度保存ＤＢ
５２        屈伸判定ＤＢ
５３        姿勢状態ＤＢ
５４        遷移可能ＤＢ
５５        遷移確率ＤＢ
５６        姿勢記録ＤＢ
１００      姿勢状態検出システム
２３０１    ＣＰＵ（Central Processing Unit）
２３０２    メモリ
２３０３    入力装置
２３０４    出力装置
２３０５    外部記録装置
２３０６    媒体駆動装置
２３０７    ネットワーク接続装置
２３０８    バス
２３０９    可搬型記録媒体
２３１０    通信ネットワーク
【図１】
2015198771.tif 000006
【図２】
2015198771.tif 000007
【図３】
2015198771.tif 000008
【図４】
2015198771.tif 000009
【図５】
2015198771.tif 000010
【図６】
2015198771.tif 000011
【図７】
2015198771.tif 000012
【図８】
2015198771.tif 000013
【図９】
2015198771.tif 000014
【図１０】
2015198771.tif 000015
【図１１】
2015198771.tif 000016
【図１２】
2015198771.tif 000017
【図１３】
2015198771.tif 000018
【図１５】
2015198771.tif 000019
【図１６】
2015198771.tif 000020
【図１７】
2015198771.tif 000021
【図１８】
2015198771.tif 000022
【図１９】
2015198771.tif 000023
【図２０】
2015198771.tif 000024
【図２１】
2015198771.tif 000025
【図２２】
2015198771.tif 000026
【図１４】
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