(57)【要約】【課題】複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせて定義したコンピュータマネキンの対象物に対する動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成システムに対して、人体の動作に対する心臓負担評価を客観的且つ簡易に行える心臓負担評価装置を提供する。【解決手段】行為コマンドで特定される各動作の動作時間情報を算出する動作時間算出手段２と、運動強度指標を導出する運動強度特定手段３と、算出された動作時間情報と特定された運動強度指標を入力データとして受け付け、前記動作に伴う血圧及び心拍数の少なくとも一つを時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モデル６を備えてなり、必要酸素摂取量算出手段２１により算出される必要酸素摂取量と、酸素摂取量算出手段３０により算出される酸素摂取量との差分に基づいて心拍数を算出し、その心拍数および血管抵抗により血圧を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の動作に対する心臓負担評価をコンピュータ処理によって行う心臓負担評価装置であって、
前記人体の動作を複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせてコンピュータマネキンの対象物に対する一連の動作によって定義して、前記行為コマンドで特定される前記コンピュータマネキンの前記動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成システムに対して、前記行為コマンドで特定される各動作の動作時間情報を算出する動作時間算出手段と、
前記行為コマンドで特定される各動作の運動強度指標を導出する運動強度特定手段と、
前記動作時間算出手段で算出された前記動作時間情報と、前記運動強度特定手段で特定された運動強度指標を少なくとも入力データとして受け付け、前記行為コマンドで特定される動作に伴う血圧及び心拍数を時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モデルを備えており、
前記心臓循環器系モデルが、前記運動強度指標から必要酸素摂取量を時系列に沿って算出する必要酸素摂取量算出手段と、酸素摂取量を時系列に沿って算出する酸素摂取量算出手段と、心拍数を時系列に沿って算出する心拍数算出手段と、血圧を時系列に沿って算出する血圧算出手段とを有し、
前記心拍数算出手段が、所定時間単位前に算出した心拍数と、前記必要酸素摂取量算出手段が算出した必要酸素摂取量と前記酸素摂取量算出手段が算出した酸素摂取量との差分と、に基づいて心拍数を算出し、
前記血圧算出手段は、前記心拍数算出手段が算出した心拍数及び血管抵抗に基づいて血圧を算出することを特徴とする心臓負担評価装置。
【請求項２】
前記行為コマンドで特定される各動作に対して、血液循環作用に与える影響が相異なる複数の運動タイプの内の少なくとも一つを割り当てる運動タイプ特定手段を備え、  前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記運動タイプを受け付けることを特徴とする請求項１に記載の心臓負担評価装置。
【請求項３】
前記複数の運動タイプが、等尺性収縮運動、等張性収縮運動、及び、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動の少なくとも３タイプを備えてなることを特徴とする請求項２に記載の心臓負担評価装置。
【請求項４】
前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記コンピュータマネキンの模擬対象となる人体の血液循環作用に影響を与える個人特性情報を受け付けることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の心臓負担評価装置。
【請求項５】
前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記コンピュータマネキンの模擬対象となる人体の血液循環作用に影響を与える個人特性情報を受け付け、前記運動タイプと前記個人特性情報の少なくとも一つに基づいて前記血管抵抗を算出する血管抵抗算出手段を備えていることを特徴とする請求項２または３の心臓負担評価装置。
【請求項６】
前記必要酸素摂取量算出手段が前記必要酸素摂取量を算出する際に、前記個人特性情報を入力データとして受け付けることを特徴とする請求項４に記載の心臓負担評価装置。
【請求項７】
前記心臓循環器系モデルが、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動を含む前記動作の運動タイプの時系列データを入力データとして受け付け、
前記上下移動運動に伴う血圧変動を時系列に沿って算出する血圧変動算出手段を備え、
前記血圧算出手段が算出した血圧に対し、前記血圧変動算出手段が算出した血圧変動を付加することを特徴とする請求項３又は４に記載の心臓負担評価装置。
【請求項８】
前記血管抵抗算出手段が、前記血圧算出手段が算出した人体の所定状態における血圧と前記所定状態における前記個人特性情報によって、前記血管抵抗を補正可能であることを特徴とする請求項５に記載の心臓負担評価装置。
【請求項９】
人体の動作に対する心臓負担評価を所定のコンピュータ上で実行するための心臓負担評価プログラムであって、
請求項１〜８に記載の前記心臓負担評価装置における前記各手段及び前記各モデルの機能を前記コンピュータ上で実現するためのプログラムステップを含む心臓負担評価プログラム。
【請求項１０】
請求項９記載のコンピュータマネキンの心臓負担評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体の動作に対する心臓負担評価をコンピュータ処理によって行う心臓負担評価装置に関し、より詳細には、コンピュータのソフトウェア処理によって、人の作業動作を簡易な操作及び形式で記述した入力データに基づいて、人間の形態等の特性を模擬したコンピュータ上の仮想人間であるコンピュータマネキンにその作業動作を模擬させるべく、その作業動作を複数の行為に分解して、各行為の動作を所定の合成アルゴリズムによって合成して、つまり、コンピュータマネキンの行動を生成し、コンピュータ画面上の仮想空間内に可視化するための行動生成システムにおいて、コンピュータマネキンの模擬動作に対する心臓負担評価を行う心臓負担評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンピュータマネキンの行動生成システムでは、所定の空間配置や動作の対象となる対象物に対してコンピュータマネキンの取る目標姿勢を予めマウス等のコンピュータの入力装置を用いてコンピュータ画面上で作成しておき、各目標姿勢間の動作を、例えばインバースキネマティクス等の動作合成アルゴリズムで生成し、別途入力した動作時間でコンピュータマネキンをコンピュータ画面上の仮想空間内で動作させるべく可視化（アニメーション）を行うという手順が取られていた。（特許文献１を参照）
【０００３】
更に、マウス等で目標姿勢を作成する代わりに、動作の対象物の名称、位置座標、操作の種類等を指定して、その対象物に対する動作をコマンド入力することで、その対象物に対する動作が、所定の合成アルゴリズムで自動的に生成されるようにした行動生成システムも開発されている。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４５４８４号公報
【非特許文献１】
石井、「アフォーダンス概念に基づく人体モーション合成システムの開発」、ヒューマンインターフェース学会研究報告集、Ｖｏｌ．２、Ｎｏ．３、第７３頁〜第７８頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の行動生成システムでは、コンピュータマネキンをコンピュータ画面上の仮想空間内で動作させる可視化は実現されているが、かかる動作に対する生理的負担（血圧変動・心拍変動等）の評価まで行えるものはなかった。従って、行動生成システムを用いてコンピュータマネキンに特定作業動作を行わせたとしても、可視化された画面からは、コンピュータマネキンの模擬する例えば急激な心臓の上下移動や激しい運動を伴う作業動作に対する危険性の評価や予測ができず、工場や住宅等の空間設計時の行動シミュレーションにおいて人体の生理的負担を考慮した総合的な評価に行動生成システムを使用するのに問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消すべく、複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせてコンピュータマネキンの対象物に対する動作を定義して、行為コマンドで特定されるコンピュータマネキンの動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成システムに対して、人体の動作に対する心臓負担評価を客観的且つ簡易に行える心臓負担評価装置を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る心臓負担評価装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、人体の動作に対する心臓負担評価をコンピュータ処理によって行う心臓負担評価装置であって、  前記人体の動作を複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせてコンピュータマネキンの対象物に対する一連の動作によって定義して、前記行為コマンドで特定される前記コンピュータマネキンの前記動作をコンピュータ仮想空間上で可視化する行動生成システムに対して、前記行為コマンドで特定される各動作の動作時間情報を算出する動作時間算出手段と、  前記行為コマンドで特定される各動作の運動強度指標を導出する運動強度特定手段と、前記動作時間算出手段で算出された前記動作時間情報と、前記運動強度特定手段で特定された運動強度指標を少なくとも入力データとして受け付け、前記行為コマンドで特定される動作に伴う血圧及び心拍数を時系列に沿って算出可能な心臓循環器系モデルを備えてなり、前記心臓循環器系モデルが、前記運動強度指標から必要酸素摂取量を時系列に沿って算出する必要酸素摂取量算出手段と、酸素摂取量を時系列に沿って算出する酸素摂取量算出手段と、心拍数を時系列に沿って算出する心拍数算出手段と、血圧を時系列に沿って算出する血圧算出手段とを有し、前記心拍数算出手段が、所定時間単位前に算出した心拍数と、前記必要酸素摂取量算出手段が算出した必要酸素摂取量と前記酸素摂取量算出手段が算出した酸素摂取量との差分と、に基づいて心拍数を算出し、前記血圧算出手段は、前記心拍数算出手段が算出した心拍数及び血管抵抗に基づいて血圧を算出することが可能な心臓循環器系モデルとを備えてなる点にある。
【０００８】
同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加えて、前記行為コマンドで特定される各動作に対して、血液循環作用に与える影響が相異なる複数の運動タイプの内の少なくとも一つを割り当てる運動タイプ特定手段を備え、前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記運動タイプを受け付ける点にある。
【０００９】
同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加えて、前記複数の運動タイプが、等尺性収縮運動、等張性収縮運動、及び、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動の少なくとも３タイプを備えてなる点にある。
【００１０】
同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した如く、上記第一、第二及び第三の特徴構成に加えて、前記心臓循環器系モデルが、入力データとして前記コンピュータマネキンの模擬対象となる人体の血液循環作用に影響を与える個人特性情報を受け付ける点にある。
【００１１】
同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項５に記載した如く、上記第二及び第三の特徴構成に加えて、前記運動タイプと前記個人特性情報の少なくとも一つに基づいて血管抵抗を算出する血管抵抗算出手段を備えてなる点にある。
【００１２】
同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項６に記載した如く、上記第四の特徴構成に加えて、前記必要酸素摂取量算出手段が前記必要酸素摂取量算出する際に、前記個人特性情報を入力データとして受け付ける点にある。
【００１３】
同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項７に記載した如く、上記第三及び第四の特徴構成に加えて、前記心臓循環器系モデルが、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動を含む前記動作の運動タイプの時系列データを入力データとして受け付け、前記上下移動運動に伴う血圧変動を時系列に沿って算出する血圧変動算出手段を備え、前記血圧算出手段が算出した血圧に対し、前記血圧変動算出手段が算出した血圧変動を付加する点にある。
【００１４】
同第八の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項８に記載した如く、上記第五の特徴構成に加えて、前記血管抵抗算出手段が、前記血圧算出手段が算出した人体の所定状態における血圧と前記所定状態における前記個人特性情報によって、前記血管抵抗を補正可能な点である。
【００１５】
本発明に係る心臓負担評価プログラムの特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項９に記載した如く、人体の動作に対する心臓負担評価を所定のコンピュータ上で実行するための心臓負担評価プログラムであって、上記第一乃至第八の特徴構成の何れか一つを備えた前記臓負担評価装置における前記各手段及び前記各モデルの機能を前記コンピュータ上で実現するためのプログラムステップを含む点にある。
【００１６】
この目的を達成するための本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１０に記載した如く、上記特徴構成を備えたコンピュータマネキンの心臓負担評価プログラムを記録した点にある。
【００１７】
以下に上記特徴構成の作用並びに効果を説明する。
本発明に係る心臓負担評価装置の第一の特徴構成によれば、動作時間算出手段によってコンピュータマネキンの一連の動作を定義する行為コマンドの時系列データの各行為コマンドに対応した各動作の動作時間情報（動作時間や動作速度）が、人手で入力せずとも一定の算出基準に則って客観的且つ自動的に算出され、運動強度特定手段によって各行為コマンドで対応した各動作の運動強度指標が導出され、これら動作時間情報と運動強度指標が心臓循環器系モデルの入力データとして受け付けられることから、心臓循環器系モデルは運動強度指標の時系列データ、つまり、運動強度指標の時間的変化を得ることができ、当該運動強度指標の時間的変化に基づいて血圧及び心拍数を時系列に沿って算出することができる。ここで、運動強度指標は、ＲＭＲ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  Ｒａｔｅ、エネルギ代謝率）やＭＥＴＳ（Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ、代謝当量）等の運動強度を表す指標であり、ＲＭＲやＭＥＴＳは運動に伴う酸素摂取量の変化によって表すことができる。この運動強度指標の時系列データに基づいて心臓循環器系モデルの必要酸素摂取量算出手段が、必要酸素摂取量を時系列に沿って算出することにより運動強度指標の時間的変化に追従して変化する必要酸素摂取量が求まり、心臓循環器系モデルの酸素摂取量算出手段が、１回の心拍に伴う血液拍出量と所定時間単位前の心拍数算出手段が算出した心拍数に基づいて酸素摂取量を時系列に沿って算出することにより１回の心拍に伴う血液拍出量と心拍数の時間的変化に追従して変化する酸素摂取量が求まり、これら必要酸素摂取量と酸素摂取量の差分に基づいて心拍数を算出することにより当該差分を小さくする方向に働く人体の神経応答系及び血圧と心拍数間のフィードバックループ系を適切にモデル化して運動強度指標及び血圧の時間的変化に追従して変化する心拍数を算出可能と判断し、時系列で組み合わされる各行為コマンドに対して動作時間情報と運動強度指標を求めれば運動強度指標の時系列データが得られるので、これらを心臓循環器系モデルに入力することで行動生成システムに対してコンピュータマネキンの動作に伴う心臓負担評価が実行できる構成としたものである。
【００１８】
以上の結果、コンピュータマネキンを用いた空間設計時の行動シミュレーションにおいて、寸法適合性や関節トルク評価等に加えて、高齢者の負担評価等に重要な血圧・心拍の変動も予測可能となる。これにより、例えば立ち眩み等の危険予知が可能となり、人間と空間の適合性評価の精度が向上する。
【００１９】
同第二の特徴構成によれば、行為コマンドで特定される各動作に対して、血液循環作用に与える影響が異なる運動タイプの別を考慮したことにより精度の高い心臓負担評価が実行できる。また、運動タイプの別を考慮する場合に、運動タイプ別に心臓循環器系モデルを準備する必要が無い。従って、運動タイプの異なる行為コマンドの組み合わせで規定される一連の動作に対して、かかる運動タイプの違いを反映した高精度の心臓負担評価が実行できる。
【００２０】
同第三の特徴構成によれば、心臓循環器系モデルの実行する処理において、等尺性収縮運動と等張性収縮運動の血液循環作用への影響の違いを考慮することができ、更に、等張性収縮運動を含む動作であっても、一部に心臓位置の急激な上下移動を伴う場合は、等尺性収縮運動と等張性収縮運動とは異なるメカニズムで血液循環作用に影響を与えることを考慮することができ、運動タイプの異なる行為コマンドの組み合わせで規定される一連の動作に対して、かかる運動タイプの違いを反映した高精度の心臓負担評価が実行できる。
【００２１】
同第四の特徴構成によれば、血液循環作用に影響を与える個人特性情報を考慮したより精度の高い心臓負担評価が実行できる。また、個人特性情報を考慮する場合に、例えば、年齢や性別等の個人属性毎に異なる心臓循環器系モデルを準備する必要が無く、例えば、幅広い年齢層の人間の行動シミュレーションに応用できる。
【００２２】
同第五の特徴構成によれば、運動タイプや個人特性情報の少なくともひとつに影響をうける血管抵抗を算出することが可能となる。具体的には、個人特性情報のうち性別及び年齢等に基づいた血管抵抗や、運動タイプのうち等尺性収縮運動と等張性収縮運動による血管抵抗に対する作用の違いが算出可能となるため、心臓負担評価装置を幅広い年齢層の人間の、幅広い行動シミュレーションに応用できる。
【００２３】
同第六の特徴構成によれば、個人特性情報のうち性別及び年齢を考慮した必要酸素摂取量の算出が可能となる。このことにより、幅広い年齢層の人間の行動シミュレーションに基づいた心臓負担評価が、より高精度に実行可能となる。
【００２４】
同第七の特徴構成によれば、立ち上がり時やしゃがみ時等の心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動時の血圧変動を考慮した高精度の心臓負担評価が可能となる。
【００２５】
同第八の特徴構成によれば、個人特性情報のうち安静時の拡張期血圧及び収縮期血圧と、前記血圧変動算出手段が算出した安静時の拡張期血圧及び収縮期血圧に基づき血管抵抗を個人毎に補正することが可能となる。具体的には、個人特性情報として入力された安静時の拡張期血圧と、前記血圧変動算出手段が算出した拡張期血圧の差分を小さくするように末梢血管抵抗変化させる。さらに、個人特性情報として入力された収縮期血圧と拡張期血圧の差分と、前記血圧変動算出手段が算出した収縮期血圧と拡張期血圧の差分と、を小さくするように血管の弾性を変化させる。これにより高精度の心臓負担評価が実行できる。
【００２６】
本発明に係る心臓負担評価プログラムの特徴構成によれば、その心臓負担評価プログラムを所定のコンピュータにインストールすることで、上記第一乃至第八の特徴構成の心臓負担評価装置を当該コンピュータ上で実現することができる。
【００２７】
更に、本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体の特徴構成によれば、上記特徴構成の心臓負担評価プログラムが所定のコンピュータが読み取り可能な状態で記録されているので、当該コンピュータにそのプログラムをインストール可能であり、上記第一乃至第九の特徴構成の心臓負担評価装置を当該コンピュータ上で実現することができる。また、本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体が直接当該コンピュータからアクセス可能である場合は、そのまま上記特徴構成の心臓負担評価プログラムが実行可能であり、同様に上記第一乃至第八の特徴構成の心臓負担評価装置を当該コンピュータ上で実現することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る心臓負担評価装置（以下、適宜「本発明装置」という。）の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００２９】
本発明装置１は、コンピュータ処理によって、人の作業動作を簡易な操作及び形式で記述した入力データに基づいて、コンピュータマネキンにその作業動作を模擬させるべく、コンピュータマネキンの対象物に対する動作を複数種の行為コマンドを時系列で組み合わせて定義して、前記行為コマンドで特定される前記コンピュータマネキンの動作を所定の合成アルゴリズムによって合成して、つまり、コンピュータマネキンの行動を生成し、コンピュータ画面上の仮想空間内に可視化するための行動生成システム１０において、各行為コマンドで特定される動作に対して血圧及び心拍数の時間的変化を算出することにより当該動作の心臓負担を評価する心臓負担評価装置である。
【００３０】
本発明装置１は、図１に示すように、動作時間算出手段２、運動強度特定手段３、運動タイプ特定手段４、個人特性入力手段５、及び、心臓循環器系モデル６を備えて構成される。より具体的には、本発明装置１は、行動生成システム１０を構成するコンピュータ、或いは、別のコンピュータ上で、当該コンピュータのコンピュータシステムのハードウェア資源を利用しながら本発明に係る心臓負担評価プログラム（以下、「本発明プログラム」という。）を実行することにより、動作時間算出手段２、運動強度特定手段３、運動タイプ特定手段４、及び、心臓循環器系モデル６を実現する。
【００３１】
動作時間算出手段２は、行動生成システム１０から出力される行為コマンドの時系列データから各行為コマンドで特定される動作に要する動作時間や動作速度等の動作時間情報を時系列に沿って算出する。動作時間算出手段２は、図２に示すように、入力部１１、デフォルト値設定部１２、ＰＴＳ適用部１３、動作時間情報導出部１４、及び、動作時間情報変更部１５を備えて構成される。更に、ＰＴＳ適用部１３はＭＯＤ値導出部１６を備え、ＭＯＤ値導出部１６は移動動作判定部１７と歩数計算部１８を備える。より具体的には、動作時間算出手段２は、本発明装置１を構成するコンピュータ上で、当該コンピュータのコンピュータシステムのハードウェア資源を利用しながら本発明プログラムの動作時間算出手段２に係る動作時間算出ステップを実行することにより、入力部１１、デフォルト値設定部１２、ＰＴＳ適用部１３、動作時間情報導出部１４、及び、動作時間情報変更部１５を実現する。
【００３２】
入力部１１は、所定の作業を記述した行為コマンドの時系列データと、その時系列データで特定される動作における動作時間情報と無関係に決定されるコンピュータマネキンの所定人体部位の変位情報を、行動生成システム１０から入力する。具体的には、入力部１１は、図３に示す本発明プログラムの動作時間算出ステップに含まれる第１入力ステップと第２入力ステップを夫々前記コンピュータ上で実行することにより実現される。ここで、第１入力ステップは行動生成システム１０から行為コマンドの時系列データを入力し、前記コンピュータシステムの記憶装置に格納する処理を実行し、第２入力ステップは、行動生成システム１０から、その時系列データで特定される動作における動作時間情報と無関係に決定されるコンピュータマネキンの所定人体部位の変位情報を入力し、前記コンピュータシステムの記憶装置に格納する処理を実行する。
【００３３】
尚、所定人体部位とは、頭、首、肩、背中、腰、重心位置、手足の各関節等の各部位である。また、それらの変位情報とは、高さ、移動距離、回転角等の情報であり、変位には、基準位置や基準姿勢からの変位と、特定動作の前後での変位が有り得る。
【００３４】
行為コマンドの種類及び機能は、対象となる行動生成システム１０により異なるが、本実施形態では、「Ｒｅａｃｈ」、「握る」、「移動」、「離す」、「姿勢」、「見る」、「引く」、「置く」、「点火」という九つの行為コマンドを用いて一連の作業を記述する。
【００３５】
次に、各行為コマンドの動作内容について簡単に説明する。「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、コンピュータマネキンの所定人体部位を対象物に向けて移動させる行為で、本実施形態では所定人体部位である「手」を対象物に届くように伸ばす等の移動させる行為を実行する。また、「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、コンピュータマネキンの特性と対象物の特性との間の関係によって行為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、条件によって、把持物を持ち替える等の準備動作、歩行動作、体を捻る・しゃがむ等の姿勢変更を伴う場合がある。「握る」コマンドは、「Ｒｅａｃｈ」コマンドで対象物に届いた手で対象物を把持する行為を実行する。「移動」コマンドは、「握る」コマンドで把持した対象物を移動する行為を実行する。「離す」コマンドは、「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が把持した対象物を解放する行為を実行する。「姿勢」コマンドは、コンピュータマネキンの姿勢を変更する行為を実行する。具体的には、登録されている姿勢に変更することにより実行する。「見る」コマンドは、コンピュータマネキンの正面方向と見る対象物との位置関係に応じてコンピュータマネキンの頭部を回転させながら対象物に視線を合わせる行為を実行する。「引く」コマンドは、「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が把持した対象物を体に引き寄せる行為を実行する。「置く」コマンドは、「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が把持した対象物を指定された位置まで移動させて置く行為を実行する。また、「置く」コマンドは、「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様に、コンピュータマネキンの特性と指定位置との間の関係によって行為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、条件によって、準備動作、歩行動作、姿勢変更を伴う場合がある。「点火」コマンドは、家事作業を模擬する場合に特有のコマンドで、コンロを点火する行為を実行する。「点火」コマンドは、コンピュータマネキンの特性と対象物（点火スイッチ）の位置との間の関係によって行為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、条件によって姿勢変更を伴う場合がある。
【００３６】
デフォルト値設定部１２は、図３に示す動作時間算出ステップに含まれるデフォルト値設定ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。デフォルト値設定ステップにおいて、第１入力ステップで入力部１１に入力した行為コマンドの時系列データの動作時間情報に、所定のデフォルト値が設定される。尚、デフォルト値設定部１２は、行動生成システム１０側の一機能として設けても構わない。また、行動生成システム１０がデフォルト値設定機能を予め具備している場合は、動作時間算出ステップ２側に別途同機能を設ける必要はない。かかる場合は、デフォルト値設定ステップは、本発明プログラムの実行前に処理されても構わない。
【００３７】
行動生成システム１０側では、動作時間情報にデフォルト値が設定されると、そのデフォルト状態の時系列データに基づいて所定の合成アルゴリズムによってコンピュータマネキンの動作を合成し、その合成された動作からコンピュータマネキンの所定人体部位の変位情報を抽出し、第２入力ステップにおいて、抽出された変位情報が入力部１１に入力する。
【００３８】
本実施形態では、行動生成システム１０側に本発明装置１に必要な変位情報を抽出する機能が一般的な機能として具備されている場合を想定しているが、行動生成システム１０側に当該変位情報抽出機能がない場合は、行動生成システム１０の外部に、例えば、動作時間算出手段２内に設けても構わない。この点については、別実施形態において詳述する。
【００３９】
ＰＴＳ適用部１３は、図３に示す動作時間算出ステップに含まれるＰＴＳ適用ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。ＰＴＳ適用ステップにおいて、入力部１１に入力された時系列データと変位情報に基づいて、時系列データ中の各行為コマンドにＰＴＳ法で規定された要素動作を割り付ける。本実施形態では、ＰＴＳ法としてＭＯＤＡＰＴＳ法を用いる。要素動作を割り付けるにあたり、行為コマンド毎に特定されるＭＯＤＡＰＴＳ法で規定される要素動作の種別を決定し、その各要素動作の所要時間値に相当するＭＯＤ値を決定する。
【００４０】
ここで、ＰＴＳとは、Ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  Ｔｉｍｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄの略称であり、人間の行う一連の作業をＰＴＳ法で規定される要素動作の組み合わせで構成し、予めＰＴＳ法で定められた時間標準の値を用いて各要素動作の時間値を定め、これを集計することによって一連の作業に要する時間を客観的に求める手法の総称である。ＰＴＳ法としては、要素動作の種類や個数、各要素動作の時間値の時間決定因子や時間標準の違いによって、種々のものが提案されており、代表的なものとして、ＭＯＤＡＰＴＳ法、ＭＴＭ−ＩＩ法、ＭＳＤ法、ＭＴＡ法、ＢＭＴ法、ＭＴＭ法、ＷＦ法等がある。
【００４１】
また、ＭＯＤＡＰＴＳ法とは、Ｍｏｄｕｌａｒ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  Ｔｉｍｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓを基礎として開発されたＰＴＳ法で、オーストラリアのＰＴＳ協会が、アメリカの工業会で発達した作業動作時間測定法であるＭＴＭ（Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｉｍｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を改良して作り上げた極めて簡便な評価法である。
【００４２】
尚、ＭＯＤＡＰＴＳ法で規定された要素動作は、指、手、腕の移動動作と、移動動作の終わりになされる指、手、腕の終局動作と、移動動作と終局動作の何れにも含まれない補助動作の三つに分類される。移動動作はＭｘで表され、ｘＭＯＤの移動動作を行う。ｘはＭＯＤ値で要素動作の所要時間値を表し、ＭＯＤは人間の動作の最小単位を意味しており、１ＭＯＤは０．１２９秒の動作時間に相当する。尚、Ｍは「Ｍｏｖｅ」の略称である。また、終局動作は、対象物に手を伸ばした後、それを掴む動作Ｇｘと、対象物を移動させた後、それを目的の場所に置く動作Ｐｘの２種類があり、ｘはＭＯＤ値である。Ｇは「Ｇｅｔ」の略称、Ｐは「Ｐｕｔ」の略称である。Ｇｘ、ＰｘはｘＭＯＤの終局動作を行うが、Ｇｘの場合、掴みの難易度に応じてＧ０、Ｇ１またはＧ３となり、Ｐｘの場合、置く際の難易度に応じてＰ０、Ｐ２またはＰ５となる。
【００４３】
補助動作は、Ｌ１、Ｅ２、Ｒ２、Ｄ３、Ｆ３、Ａ４、Ｃ４、Ｗ５、Ｂ１７、Ｓ３０の１０種類がある。尚、各数字はＭＯＤ値であり、各補助動作を行うときの所要時間値に相当する。Ｌ１は移動動作に対する重量補正で、重量物を移動する場合に、片手の実際にかかる重量が２〜６ｋｇまでの場合にはＬ１で置く動作Ｐｘの補正を行う。つまり、所要時間値として１ＭＯＤが加算される。また、重量が６ｋｇを超える場合は、４ｋｇ毎に１ＭＯＤを加算する。Ｌは「Ｌｏａｄ  Ｆａｃｔｏｒ」の略称である。Ｅ２は視線移動と焦点合わせ動作である。Ｅは「Ｅｙｅ  Ｕｓｅ」の略称である。Ｒ２は物の掴み直し動作である。Ｒは「Ｒｅｇｒａｓｐ」の略称である。Ｄ３は瞬間的判断とそれに伴う指の動作である。Ｄは「Ｄｅｃｉｄｅ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔ」の略称である。Ｆ３は足首の動作で、踵を床につけたままでの１回のペダル操作である。Ｆは「Ｆｏｏｔ  Ａｃｔｉｏｎ」の略称である。Ａ４は指や手での加圧操作である。Ａは「Ａｐｐｌｙ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」の略称である。Ｃ４は手または腕の１回転のクランク動作である。Ｃは「Ｃｒａｎｋ」の略称である。Ｗ５は１歩当りの歩行動作である。Ｗは「Ｗａｌｋ」の略称である。Ｂ１７は立ち姿勢から体を屈めて元の姿勢に戻る、或いは、屈んだ姿勢から立ち上がって元の姿勢に戻る動作。Ｂは「Ｂｅｎｄ  ａｎｄ  Ａｒｉｓｅ」の略称である。Ｓ３０は立ち姿勢から椅子に座って再び立つ、或いは、椅子に座った姿勢から立ち上がって再び座る動作である。Ｓは「ＳｔａｎｄＡｒｉｓｅ」の略称である。
【００４４】
このように、ＭＯＤＡＰＴＳ法が極めて簡易なＰＴＳ法であり、要素動作及びその時間値の規定数が他のＰＴＳ法に比べて少なく、且つ、時間決定基準が簡単であるので、行為コマンドや変位情報から各要素動作の所要時間値を決定するルールが簡単化でき、また、必要な変位情報も簡単化できるため、ＰＴＳ適用部１３や入力部１１の構成を簡単化できる。
【００４５】
次に、ＰＴＳ適用部１３の具体的な動作、つまりＰＴＳ適用ステップについて説明する。ＰＴＳ適用部１３は、入力部１１に入力された時系列データの各行為コマンドに対して、各別にＭＯＤＡＰＴＳ法の要素動作を割り付ける。行為コマンド毎に割り付けられる要素動作の候補は予め決まっていて、その選択とＭＯＤ値を行為コマンドの詳細データとその行為コマンドに対応する動作に係る変位情報から求める。ＭＯＤ値はＭＯＤ値導出部１６が決めるが、ＭＯＤ値そのものを決める場合と、予めＭＯＤ値の決まった要素動作を何回繰り返すかの繰り返し回数を決める場合がある。１回の要素動作の所要時間値を求めるか、一連の同じ要素動作の所要時間値を求めるかの違いである。以下、行為コマンド別に説明する。
【００４６】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを割り付ける。把持物を持ち替える等の準備動作については、当該準備動作が存在する場合に、移動動作のＭｘを割り付け、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴または腰の関節動作或いは回転動作の変位情報からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、表１に示す判定表に基づいて決定する。
【００４７】
【表１】
2004201723.tif 000003
【００４８】
表１の見かたは、表中の「０」がその人体部位の関節動作または回転動作が無い場合、「１」が有る場合を意味し、「２」は肩関節の回転角度が別途定義する第１の閾値以上となる関節動作が有る場合、「３」は肩関節の回転角度が別途定義する第２の閾値以上となる関節動作が有る場合を意味する。「−」はその人体部位の回転動作の有無を考慮しないことを意味する。これより、例えば、手首、肘、肩、胴または腰の何れも変位しない場合は、要素動作がＭ１となりＭＯＤ値ｘは１となる。また、肩と胴または腰は変位しないが肘が曲がる場合は、要素動作がＭ３となりＭＯＤ値ｘは３となる。
【００４９】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドに歩行動作が存在する場合には、補助動作のＷ５を割り付け、そのＷ５動作を歩数回繰り返すようにする。ＭＯＤ値導出部１６の歩数計算部１８は、補助動作のＷ５が割り付けられると、コンピュータマネキンのその歩行動作における重心の移動距離と歩幅を変位情報から求め、或いは、変位情報として入力された重心の移動距離と歩幅を用いて、重心の移動距離を歩幅で除して歩数を算出する。
【００５０】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、最終的に対象物に手が届くまでの動作であり、何らかの姿勢変更を伴う。姿勢変更の種類には、コンピュータマネキンと対象物との相対的な位置関係によって、手首、肘、肩の関節動作以外にしゃがむ動作や体の捻り動作を含む場合があり、しゃがむ動作を伴う場合には、補助動作のＢ１７を割り当てる。尚、Ｂ１７動作は１往復の動作であるので、この場合は繰り返し回数として０．５を割り当てる。最終的に手を対象物に触れるまでの動作には、移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩の関節動作或いは回転動作の変位情報からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、手首、肘、肩の関節動作と体の捻り動作を考慮して、表１の判定表に基づいて判定する。
【００５１】
「握る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は終局動作のＧ１を割り当てる。この場合、ＭＯＤ値は１で固定である。
【００５２】
「移動」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴または腰の関節動作或いは回転動作の変位情報からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、「Ｒｅａｃｈ」コマンドの準備動作や姿勢変更と同様に、表１の判定表に基づいて判定する。
【００５３】
「離す」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は移動動作のＭ１を割り当てる。「離す」コマンドは「握る」コマンドによってコンピュータマネキンの手が把持した対象物を解放する行為であるので、手首関節の回転動作を伴うとして、ＭＯＤ値として１を一意的に割り当てている。
【００５４】
「姿勢」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は補助動作のＢ１７と移動動作のＭｘの少なくとも何れか一方を割り当てる。具体的には、腰のＺ座標（高さ）が５０ｃｍ以上変化する姿勢変更の場合に、Ｂ１７が割り当てられる。但し、Ｂ１７動作は１往復の動作であるので、この場合は繰り返し回数として０．５を一意的に割り当てる。その他の姿勢変更の場合には、移動動作のＭｘが割り当てられ、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴または腰の関節動作或いは回転動作の変位情報から表１の判定表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。
【００５５】
「見る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は補助動作のＥ２を割り当てて、その繰り返し回数をＭＯＤ値導出部１６が算出する。具体的には、ＭＯＤ値導出部１６は変位情報として入力された頭部の回転角度を３０度で除して、繰り返し回数を求める。つまり、頭部の回転角度が３０度当り１回のＥ２動作を割り当てる。
【００５６】
「引く」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部１３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７がそのときの手首、肘、肩、胴または腰の関節動作或いは回転動作の変位情報から表１の判定表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。
【００５７】
「置く」コマンドの場合、「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様に、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを割り付ける。具体的な処理方法も実質的に「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様である。相違点としては、姿勢変更の最後に終局動作のＰ０を追加する点であるが、これはＭＯＤ値が０であるので、所要時間値の計算には影響を与えない。
【００５８】
「点火」コマンドの場合、点火状態（コンロの火炎）の確認の為に体を捻りながら点火動作をする場合があるので、ＰＴＳ適用部１３は、当該捻りが有る場合には、Ｍ７とＰ０を割り当て、当該捻りが無い場合にはＰ０を割り当てる。また、当該捻りの有無は入力部１１に入力された胴または腰部の変位情報である回転の有無により判定する。
【００５９】
尚、ＭＯＤ値導出部１６の移動動作判定部１７における判定基準（表１の判定表）、歩数計算部１８における計算式、及び、ＭＯＤ値導出部１６の他の計算式等は、本発明装置１を構成するコンピュータシステムの記憶装置に格納されている。
【００６０】
動作時間情報導出部１４は、図３に示す動作時間算出ステップに含まれる動作時間情報導出ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。動作時間情報導出ステップにおいて、ＰＴＳ適用部１３が時系列データの各行為コマンドに割り付けた要素動作の各ＭＯＤ値を合計して、各行為コマンドの動作時間を算出する。ここで、同じ要素動作が複数回繰り返されている場合や、半分だけの場合は、その要素動作のＭＯＤ値にそれらの繰り返し回数を乗じて合計を求める。尚、行為コマンドが条件判断付きコマンドの場合には、準備動作、歩行動作、姿勢変更の夫々の有無に応じて各別に要素動作の各ＭＯＤ値を合計して動作時間を算出する。また、動作時間に代えて動作速度を設定する行為コマンドの場合は、ＭＯＤ値及びＭＯＤ値の決定に使用したコンピュータマネキンの重心移動距離等の変位情報から動作速度を算出する。例えば、「Ｒｅａｃｈ」コマンドの歩行動作において、歩行速度を入力するように設定されている場合が相当する。
【００６１】
動作時間情報変更部１５は、図３に示す動作時間算出ステップに含まれる動作時間情報変更ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。動作時間情報変更ステップにおいて、入力部１１に入力された時系列データの各行為コマンドに対して動作時間や動作速度等の動作時間情報を、デフォルト値設定部１２が設定したデフォルト値から、動作時間情報導出部１４が算出した動作時間情報に変更して、行動生成システム１０及び心臓循環器系モデル６に出力する。この結果、行動生成システム１０は、人手によって当該動作時間情報を入力することなく、動作時間算出手段２によって算出された動作時間情報によって行為コマンドの時系列データを処理して、コンピュータマネキンの行動を生成し、コンピュータ画面上の仮想空間内にその行動を可視化することができる。更に、心臓循環器系モデル６は後述する要領で、行動生成システム１０で生成されるコンピュータマネキンの行動に対する血圧及び心拍数の時間的変化を算出することにより当該行動の心臓負担評価を行うことができる。
【００６２】
次に、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４の構成について説明する。運動強度特定手段３は、行動生成システム１０が出力する行為コマンドの時系列データ及び変位情報を入力し、その行為コマンドの時系列データで特定される動作の運動強度指標を導出する。また、運動タイプ特定手段４は、行動生成システム１０が出力する行為コマンドの時系列データを入力し、その行為コマンドの時系列データから各行為コマンドで特定される動作に対して、等尺性収縮運動（Ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ  Ｅｘｅｒｃｉｚｅ）、等張性収縮運動（ＩｓｏｔｏｎｉｃＥｘｅｒｃｉｚｅ）、及び、心臓位置の急激な上下移動を伴う上下移動運動（Ｒａｐｉｄ  Ｃｈａｎｇｅ）の３タイプからなる運動タイプの少なくとも一つを割り当てる。運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４は夫々、行為コマンドから運動強度指標への第１変換テーブル、行為コマンドから運動タイプへの第２変換テーブルを備えて構成される。具体的には、本発明プログラムの運動強度特定ステップと運動タイプ特定ステップを各変換テーブルを用いて夫々前記コンピュータ上で実行することにより実現される。
【００６３】
尚、本実施形態では、運動強度指標としてＭＥＴＳ（Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ、代謝当量）を用いる。ＭＥＴＳは作業時酸素代謝量を安静時酸素代謝量で除した値であり、１ＭＥＴは安静時代謝量を表しており、酸素摂取量にして３．５ｍｌ／ｋｇ／分に相当する。
【００６４】
以下、上記行為コマンドから運動強度指標（ＭＥＴ値）への変換、及び、行為コマンドから運動タイプへ変換の手順について、表２及び表３を参照しながら行為コマンド別に説明する。
【００６５】
【表２】
2004201723.tif 000004
【００６６】
【表３】
2004201723.tif 000005
【００６７】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々、表２の変換テーブル（第１変換テーブルの一部と第２変換テーブル）に従って、ＭＥＴ値及び運動タイプが割り当てられる。把持物を持ち替える等の準備動作については、当該準備動作が存在する場合に、運動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割り当てられる。歩行動作が存在する場合は、運動強度指標として３ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割り当てられる。また、姿勢変更にしゃがむ動作が含まれている場合は、運動強度指標として５ＭＥＴ、運動タイプとして上下移動運動が夫々割り当てられる。尚、「Ｒｅａｃｈ」コマンドが準備動作や歩行動作を伴うか否かは、前述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値導出時の条件判断結果を利用してもよく、また、独自に同様の判断を変位情報に基づいて行ってもよい。
【００６８】
「握る」、「移動」、「離す」及び「見る」コマンドの場合、表２の変換テーブルに基づいて、運動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割り当てられる。
【００６９】
「姿勢」コマンドの場合、前述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値導出時と同様に、腰の高さが５０ｃｍ以上変化するか否かの判定を行い、表２の変換テーブルに基づいて、当該変化を伴う場合は、運動強度指標として５ＭＥＴ、運動タイプとして上下移動運動が夫々割り当てられ、当該変化を伴わない場合は、運動強度指標として１ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割り当てられる。尚、「姿勢」コマンドが当該変化を伴うか否かは、前述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値導出時の条件判断結果を利用してもよく、また、独自に同様の判断を変位情報に基づいて行ってもよい。
【００７０】
「引く」コマンドの場合、運動強度指標としてのＭＥＴ値は表３に基づいて決定され、運動タイプとして等張性収縮運動が割り当てられる。表３によるＭＥＴ値の割り当ては、「引く」コマンド動作の対象物の重さと、前述のＰＴＳ適用部１３での表１の判定表に基づくＭＯＤ値（Ｍｘ）の導出結果との両方に基づいて行う。表３では、対象物の重さが重いほど、また、ＭＯＤ値ｘが大きい（動作時間が長い）ほどＭＥＴ値（運動強度指標）が大きくなるように規定されている。尚、表３適用におけるＭＯＤ値（Ｍｘ）は前述のＰＴＳ適用部１３での表１の判定表に基づくＭＯＤ値（Ｍｘ）の導出結果を利用するが、別途独自に表１の判定表を適用してＭＯＤ値（Ｍｘ）を導出しても構わない。
【００７１】
「置く」コマンドの場合は、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々、表２と表３の変換テーブルに従って、ＭＥＴ値及び運動タイプが割り当てられる。把持物を持ち替える等の準備動作については、当該準備動作が存在する場合に、運動強度指標としてのＭＥＴ値は表３に基づいて決定され、運動タイプとして等張性収縮運動が割り当てられる。尚、表３の適用は「引く」コマンドの場合と同様である。歩行動作が存在する場合は、運動強度指標として３ＭＥＴ、運動タイプとして等張性収縮運動が夫々割り当てられる。また、姿勢変更にしゃがむ動作が含まれている場合は、運動強度指標として５ＭＥＴ、運動タイプとして上下移動運動が夫々割り当てられる。尚、「置く」コマンドが準備動作や歩行動作を伴うか否かは、前述のＰＴＳ適用部１３でのＭＯＤ値導出時の条件判断結果を利用してもよく、また、独自に同様の判断を変位情報に基づいて行ってもよい。
【００７２】
「点火」コマンドの場合は、条件判断付きコマンドであり、点火状態（コンロの火炎）の確認の為に体を捻りながら点火動作をする場合があるので、当該捻りが有る場合には、運動強度指標として３ＭＥＴ、運動タイプとして等尺性収縮運動が夫々割り当てられ、当該捻りが無い場合には、運動強度指標として２ＭＥＴ、運動タイプとして等尺性収縮運動が夫々割り当てられる。尚、「点火」コマンド動作は、基本的に指先または手先だけの動作であるので、運動タイプとして等尺性収縮運動が夫々割り当てられている。
【００７３】
ところで、上述の運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４において、行動生成システム１０から変位情報を入力し、動作時間算出手段２からは一部の判断結果を入力する構成としているが、実際のコンピュータのプログラム処理においては、行動生成システム１０から変位情報の入力を受けずに、変位情報に基づく必要な判断は、全て動作時間算出手段２で行われる同様の判断結果を利用するのが好ましい。
【００７４】
次に、個人特性入力手段５について簡単に説明する。個人特性入力手段５は、心臓循環器系モデル６の入力データの一部として、コンピュータマネキンで生成する動作の模擬対象となる人間の個人特性の入力手段で、人手によるキーボード等の入力支援装置からのマニュアル入力を受け付け、或いは、個人特性情報を格納したデータベースから特定個人の情報を検索して、心臓循環器系モデル６に当該入力データを提供する手段であり、既知の技術を用いて構成される。尚、本実施形態では、個人特性情報として、年齢、性別、安静時収縮期血圧、安静時拡張期血圧及び、安静時心拍数を入力する。また、個人特性情報として体重を入力する場合もある。
【００７５】
次に、心臓循環器系モデル６の構成及び動作について説明する。  心臓循環器系モデル６は、行為コマンドによって相互に対応づけられた動作時間情報と運動強度指標と運動タイプ、及び、個人特性入力手段５から入力された個人特性情報を入力データとして受け付け、行為コマンドの時系列データによって規定されるコンピュータマネキンの動作に伴う血圧及び心拍数を時系列に沿って算出可能に構成され、具体的には、図４に示すように、入力部２０、必要酸素摂取量算出部２１、化学受容器部２２、神経応答部２３、心拍数算出部２４、心拍出量算出部２５、１回拍出量算出部２６、血管抵抗算出部２７、血圧変動算出部２８、血圧算出部２９、酸素摂取量算出部３０、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１を備えて構成されている。
【００７６】
入力部２０は、動作時間算出手段２、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４によって算出または導出された、行為コマンドの時系列データにおける各行為コマンドの動作時間情報と運動強度指標（ＭＥＴ値）と運動タイプが行為コマンド毎に時系列に相互に関連付けられて、また、個人特性入力手段５によって入力された個人特性情報が、夫々入力されると、各部に必要なデータを提供する。ここで、各行為コマンドの動作時間情報と運動強度指標と運動タイプが行為コマンド毎に時系列に相互に関連付けられて入力されるので、行為コマンド毎の運動強度指標と運動タイプが、夫々の経過時間が動作時間情報の動作時間で与えられる時系列データとして認識される。
【００７７】
必要酸素摂取量算出部２１は、入力部２０に入力された運動強度指標（ＭＥＴ値）により算出されるＭＥＴＬＥＶに基づいて、各行為コマンドで規定される動作に必要な１分間当りの必要酸素摂取量（ｍｌ／分）を算出する。具体的には、必要酸素摂取量は（３．５×ＭＥＴＬＥＶ×体重）で与えられる。ここで、体重（ｋｇ）は予め設定された標準体重を使用するか、或いは、個人特性情報の一つとして入力部２０に入力されたものを使用する。また、ＭＥＴＬＥＶはＭＥＴ値６以下の定常状態においてはＭＥＴ値と等しくなるが、ＭＥＴ値が変化した場合、あるいはＭＥＴ値が６以上の場合は、数１で表される算出式により算出される。
【００７８】
【数１】
ＭＥＴＬＥＶ＝ＭＥＴＩＮＴ+ ＭＥＴＶＯ２
【００７９】
ここでＭＥＴＩＮＴは、運動強度指標（ＭＥＴ値）が変化しても実際の人間の酸素代謝量はステップ関数状には変化せず、時間経過と伴に増加していく様子を表す関数で、運動強度指標（ＭＥＴ値）が増加した場合、ＭＥＴＩＮＴが運動強度指標（ＭＥＴ値）と等しくなるまでは、所定時間単位あたり０.００１１３（ｍｌ／分／ｋｇ）増加する。逆に、運動強度指標（ＭＥＴ値）が減少した場合、回復時間になるまでは数２で表される算出式により算出される。１時間単位あたりの増加量０.００１１３（ｍｌ／分／ｋｇ）及び数２の算出式は、被験者実験により導出している。
【００８０】
【数２】
ＭＥＴＩＮＴ ＝ (Ａ -Ｂ) / (回復時間２) × (ｔ -回復時間)２+ Ｂ回復時間＝１００（秒）
【００８１】
ここで、Ａは変化前の運動強度指標（ＭＥＴ値）、Ｂは変化後の運動強度指標（ＭＥＴ値）、ｔは運動強度指標（ＭＥＴ値）が変化した後の経過時間（秒）である。
【００８２】
次にＭＥＴＶＯ２について説明する。ＭＥＴＶＯ２とは、ＶＯ２ｄｒｉｆｔおよび運動後過剰酸素消費量ＥＰＯＣ（ｅｘｃｅｓｓ  Ｐｏｓｔｅｘｅｒｃｉｓｅｏｘｙｇｅｎ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）の様子を表す関数で、ＶＯ２ｄｒｉｆｔとは運動強度指標（ＭＥＴ値）が６以上のとき酸素摂取量が（運動強度指標（ＭＥＴ値）×３．５×体重）により算出される値に到達したのちも徐々に増加していく現象のことであり、ＭＥＴＶＯ２は、所定時間単位あたり０．００００３７５（ｍｌ／分／ｋｇ）・BR>揄チする。ＥＰＯＣとは、運動強度指標（ＭＥＴ値）が減少する際に、人体が過剰に酸素を消費する現象のことであり、ＭＥＴＩＮＴが運動強度指標（ＭＥＴ値）と等しくなった後に、上記ＶＯ２ｄｒｉｆｔの影響で増加したＭＥＴＶＯ２は、０になるまで所定時間単位あたり０．００００３７５（ｍｌ／分／ｋｇ）減少する。尚、０．００００３７５（ｍｌ／分／ｋｇ）は、被験者実験により導出した値である。
【００８３】
化学受容器部２２は、化学刺激を受容して応答する人体の感覚器官（化学受容器）を模擬したもので、ここでは、必要酸素摂取量算出部２１が算出した必要酸素摂取量から、心臓循環器系モデル６内部の演算処理で使用する単位時間にして所定時間単位前に酸素摂取量算出部３０が算出した酸素摂取量を差し引いたものを化学刺激として算出する。
【００８４】
そして、神経応答部２３は、前記化学受容器の化学刺激に対する応答部分を模擬したもので、化学受容器部２２が出力する酸素摂取量差ＶＯ２ＥＲＲ（ｍｌ／分）に応じて一定値を乗じた値を心拍数補正量（回／分）として出力する。ここでは、被験者実験より、心拍数は酸素摂取量過不足差を修正するために図５に示すとおり心拍数補正に応じて変化すると仮定している。
【００８５】
心拍数算出部２４は、心拍数算出部２４が出力した所定時間単位前の心拍数に、神経応答部２３が出力する各心拍数補正量を足した値を新たな心拍数として出力する。尚、心拍数の単位は「回／分」である。
【００８６】
心拍出量算出部２５は、心拍数算出部２４が算出した心拍数（回／分）と１回拍出量算出部２６が算出した心拍１回当りの血液の拍出量（ｍｌ／回）を乗じて１分間当りの心拍出量（ｍｌ／分）を算出する。
【００８７】
１回拍出量算出部２６は、入力部２０に入力された運動強度指標（ＭＥＴ値）と運動タイプと個人特性情報の年齢及び安静時心拍数に基づいて、心拍１回当りの血液の拍出量Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ（ｍｌ／回）を数３に示す算出式により算出する。
【００８８】
【数３】
Ａ＝（３５０×体重）／ (安静時心拍数×（５．７２＋０．１０５×（３．５／Ｂ）×１００）)
Ｃ１=（ＭＥＴＬＥＶ−１）×Ｓ１×Ａ＋Ａ
Ｃ２=（ＭＥＴＬＥＶ−４）×Ｓ２×Ａ＋３×Ｓ１×Ａ＋Ａ
Ｃ３=６×Ｓ２×Ａ＋３×Ｓ１×Ａ＋Ａ
Ｄ＝Ａ−８．３４＋酸素摂取量比
【００８９】
ここで、Ａは安静時の１回拍出量、Ｂは上記記載の単位体重あたりの最大酸素摂取量（ｍｍｌ／分／ｋｇ）、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は運動タイプが等張性収縮運動の場合の１回拍出量で、Ｃ１はＭＥＴＬＥＶが４未満の時の１回拍出量、Ｃ２はＭＥＴＬＥＶが４以上１０未満の時の１回拍出量、Ｃ３はＭＥＴＬＥＶが１０以上の時の１回拍出量である。Ｓ１は０．３３、Ｓ２は０．１６７の定数である。Ｄは運動タイプが等尺性収縮運動の場合の１回拍出量で、酸素摂取量比は、（酸素摂取量／最大酸素摂取量）×１００で与えられる。体重１ｋｇ当りの毎分の酸素摂取量（ｍｌ／ｋｇ／分）は後に詳述する数７で与えられ、体重１ｋｇ当りの毎分の最大酸素摂取量（ｍｌ／ｋｇ／分）は、後に詳述する数８で与えられる単位体重あたりの最大酸素摂取量（ｍｍｌ／分／ｋｇ）に体重を乗じて与えられる。また運動タイプが上下移動運動の場合の１回拍出量計算は、それ以前で発生した運動タイプの算出式が継続して使用される。
【００９０】
血管抵抗算出部２７は、入力部２０に入力された運動タイプに基づいて、血管抵抗（ｍｍＨｇ・分／ｍｌ）を算出する。運動タイプが等張性収縮運動の場合は、数４で与えられ、運動タイプが等尺性収縮運動の場合は、血管抵抗は（０．０１９６−必要酸素摂取量×０．０００００２）で与えられる。
【００９１】
【数４】
血管抵抗＝Ｚ０＋Ｒｐ×Ｅ
Ｚ０＝（血液密度／（Ａｍａｘ×Ｋ／Ｌ））１／２
Ｒｐ＝安静時収縮期血圧／（心拍出量／６０）
【００９２】
ここで、Ｚ０は大動脈のインピーダンス、Ｒｐは抹消血管抵抗、Ｅは補正係数で初期値は１、血液密度は０．０００７９２（ｋｇ／ｍ３）、Ａｍａｘは大動脈断面積で男性は５．６２（ｃｍ２）、女性は４．１２（ｃｍ２）、Ｌは大動脈長で８０ｃｍ、Ｋは大動脈のコンプライアンス（ｃｍ２／ｍｍＨｇ×１０３）で初期値は１で与えられる。このときＡｍａｘは性別により異なるが、個人差は小さい。また大動脈長Ｌも個人差は小さい。一方、抹消血管抵抗Ｒｐおよび大動脈コンプライアンスＫは個人差が大きく、そのため入力部２０により入力された収縮期血圧値および拡張期血圧値と、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１により算出される収縮期血圧値および拡張期血圧値が異なる場合がある。このときこれらの誤差を修正し、個人特性をさらに詳細に反映したい場合は、入力部２０に入力された安静時拡張期血圧値と１時間単位前のＷｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１により算出された拡張期血圧値の差分により図７で与えられる変化量を足した値を新たな補正係数Ｅとしてもよい。さらに、安静時における１時間単位前のＷｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１により算出された拡張期血圧値から収縮期血圧値を差し引いた値から、入力部２０に入力された安静時拡張期血圧値から安静時収縮期血圧値を差し引いた値との差分つまり血圧変動誤差により図８で与えられる変化量を足した値を新たな大動脈コンプライアンスＫとしてもよい。
【００９３】
血圧変動算出部２８は、入力部２０に入力された運動強度指標（ＭＥＴ値）と運動タイプと個人特性情報の年齢に基づいて、数５または数６より血圧変動（ｍｍＨｇ）を算出する。具体的には、行為コマンドの「Ｒｅａｃｈ」、「置く」、「姿勢」において、運動タイプとして上下移動運動が含まれている場合に、血圧変動算出部２８が起動される。尚、上下移動運動が立ち上がり動作の場合は数５が適用され、しゃがみ動作の場合は数６が適用される。
【００９４】
【数５】
血圧変動＝（２Ｆ／ｔ0）×ｔ1          （０≦ｔ1≦ｔ0／２）
血圧変動＝−（２Ｆ／ｔ0）×ｔ1＋２Ｆ  （ｔ0／２＜ｔ1≦ｔ0）
Ｆ＝−（５Ｖ＋３５）
ｔ0＝２０＋０．１×年齢
【００９５】
【数６】
血圧変動＝（２Ｇ／ｔ0）×ｔ1          （０≦ｔ1≦ｔ0／２）
血圧変動＝−（２Ｇ／ｔ0）×ｔ1＋２Ｇ  （ｔ0／２＜ｔ1≦ｔ0）
Ｇ＝（５Ｖ＋３５）
ｔ0＝２０＋０．１×年齢
【００９６】
数５及び数６において、Ｖは立ち上がり或いはしゃがみ速度（ｍ／秒）で、動作時間情報から与えられる。また、ｔ1は立ち上がり或いはしゃがみ動作を開始してからの経過時間（秒）であり、ｔ0は血圧変動の回復時間（秒）で、Ｆ及びＧは夫々回復時間の中間点での血圧変動（ｍｍＨｇ）である。数５の場合、つまり、立ち上がり時は、血圧変動は回復時間の中間点まで直線的に減少し、その中間点から直線的に回復する三角波形で表される。数６の場合、つまり、しゃがみ時はその逆である。
【００９７】
血圧算出部２９は、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１が算出した血圧１（ｍｍＨｇ）と、血圧変動算出部２８が算出した血圧変動（ｍｍＨｇ）を足し合わせて血圧を算出する。ここで、運動タイプが等尺性収縮運動または等張性収縮運動の場合は、血圧変動算出部２８は起動されないので、血圧変動は０である。
【００９８】
酸素摂取量算出部３０は、心拍出量算出部２５が算出した心拍出量（ｍｌ／分）に基づいて酸素摂取量（ｍｌ／分）を算出する。具体的には、酸素摂取量は数７で与えられる。
【数７】
酸素摂取量＝心拍出量×
(５．７２+０．１０５×(必要酸素摂取量/最大酸素摂取量)×１００) /１００
【００９９】
ここで、最大酸素摂取量とは、人間が体内に取りこむことのできる酸素量の最大値であり、性別・年齢によって異なるため、入力部により入力された個人情報に基づき該当する最大酸素摂取量係数を図６により判定し、ｈ１からｈ５のうち少なくとも２つを用いて数８で与えられる単位体重あたりの最大酸素摂取量ＶＯ２ＭＡＸ（ｍｍｌ／分／ｋｇ）を求める。これに体重を乗じて最大酸素摂取量を算出する。ここで、体重（ｋｇ）は予め設定された標準体重を使用するか、或いは、個人特性情報の一つとして入力部２０に入力されたものを使用する。
【数８】
２５歳未満の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ１−(ｈ２−ｈ１)／１０×(２５−年齢)
３５歳未満の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ２−(ｈ２−ｈ１)／１０×(２５−年齢)
４５歳未満の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ３−(ｈ３−ｈ２)／１０×(２５−年齢)
５５歳未満の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ４−(ｈ４−ｈ３)／１０×(２５−年齢)
６５歳未満の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ５−(ｈ５−ｈ４)／１０×(２５−年齢)
６５歳以上の場合
ＶＯ２ＭＡＸ＝ｈ５−(ｈ２−ｈ１)／１０×(２５−年齢)
ＶＯ２ＭＡＸ：単位体重あたりの最大酸素摂取量（ｍｍｌ／分／ｋｇ）
【０１００】
Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１は、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ理論を用いて心拍数算出部２４により算出される心拍数および血管抵抗算出部２７により算出される血管抵抗より血圧値を算出する。具体的には数９により与えられる。尚、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ理論とは、ピストンと、ピストンにつながれた細い筒と、ピストンと筒の間の空気層およびを貯水槽からなる装置においてピストンから水を押し出した際の様子を数式で表した理論である。具体的には、ピストンから水が押し出されると、水の一部は先端から噴出するが、細い筒の抵抗のために、残りは空気槽の方に貯まり、空気を圧縮する。拍出が終わって、ピストンが水を押し出す前の状態に戻っている間にも、空気槽の圧縮された空気の力で、筒の先端からの水の噴出は続く。その結果、ポンプからの断続的な拍出は、筒先からの連続的な噴流となる。この様子を心臓循環器に当てはめて血圧から血流量を算出する理論である。具体的には、ピストンが心室、細い筒が血管、空気層が血管の弾性、貯水槽が心房および静脈に相当する。本Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部３１では、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ理論を圧力（血圧）について解いたもので、血流量を時系列的に与えて、そのときの血圧を算出している。
【０１０１】
【数９】
2004201723.tif 000006
【０１０２】
ここで、ｔ２は計算開始からの経過時間で、ＭＥＴＬＥＶ、ＭＥＴＩＮＴ、Ｅ、ＫおよびＶＯ２ＥＲＲのうちいずれか一つでも変化した際に０にリセットされる。このとき同時にＩも０にリセットされる。Ｑは血流量（ｍｌ）、ｔ４は心臓の駆動時間で０．３（秒）、ｔ３は心臓が駆動を開始してからの経過時間で、ｔ２と同期しており（６０／心拍数）（秒）を経過するたびに０にリセットされる。ｐ＿０は、ｔ２およびＩが０にリセットされる１時間単位前の血圧（ｍｍＨｇ）の値で、初期値は９０である。Ａｍｐは血流量関数Ｑの振幅で、ｓｉｎ（πｔ／ｔ４）をｔ＝０からｔ４で積分した値である。尚、ｔ４が０．３秒であることは被験者実験より導出した。
【０１０３】
心臓循環器系モデル６は、上記した各部２０〜３１の演算処理を前記コンピュータ上で実行する各プログラムステップにより構成され、具体的には、当該各プログラムステップを前記入力データに基づいて前記時間単位毎に循環的に実行することにより、血圧及び心拍数を時系列に沿って算出することができる。
【０１０４】
ところで、本発明プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体やインターネット等のデータ伝送媒体を介して、本発明装置１をハードウェア的に構成するコンピュータがアクセス可能な記録装置内にインストールされて実用に供される。具体的には、インストールされた当該プログラムが当該記憶装置からコンピュータが実行可能な主記憶上へ読み込まれて実行される。
【０１０５】
次に、本発明装置１を用いた血圧及び心拍変動のシミュレーション結果を説明する。心臓循環器系モデル６の精度確認のために、等張性収縮運動（Ｉｓｏｔｏｎｉｃ）の基本動作について実験データと比較を行った。比較結果を図９及び図１０に示す。
【０１０６】
図９は歩行動作を２９０秒時点で開始した場合（ＭＥＴ値が１．５から３.３に変化）した場合の血圧変動のシミュレーション結果と実験結果を、図１０はそのときの心拍変動を夫々示している。
【０１０７】
このように血圧及び心拍ともに実測値とシミュレーション結果がよく一致している。これは入力部に入力された安静時血圧値と、血管抵抗算出部により算出された血圧値をもとに血管抵抗算出部で血管抵抗値を個人に適合するように補正したためである。また、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌモデルを適用したことにより血圧が連続波形データとして得られるので拡張期血圧と収縮期血圧をおのおの算出することも可能となった。
【０１０８】
次に、本発明装置１の理解を容易にする為に、本実施形態で想定される行動生成システム１０について説明する。図１１に示すように、行動生成システム１０は、作業記述部４１、行為選択部４２、一つまたは複数の行為ファイル４３、人データベース４４、物データベース４５、動作決定ルール４６、姿勢データベース４７、及び、可視化部４８の各部で構成されている。
【０１０９】
尚、行動生成システム１０は、従来の技術の項で説明した既存のコンピュータマネキンの行動生成システム（コンピュータマネキンの取る目標姿勢を予めマウス等のコンピュータの入力装置を用いてコンピュータ画面上で作成しておき、各目標姿勢間の動作を、例えばインバースキネマティクス等の動作合成アルゴリズムで生成し、別途入力した動作時間でコンピュータマネキンをコンピュータ画面上の仮想空間内で動作させるべく可視化（アニメーション）を行う）をベースに、作業動作入力の簡易化、それを実現するための行為コマンド、特に条件判断付き行為コマンドの導入を図り、行為コマンドの実行に必要な人データベース４４、物データベース４５、動作決定ルール４６等を新たに構成しているものを想定する。但し、行動生成システム１０として、条件判断付き行為コマンドを使用しないシステムであっても構わない。
【０１１０】
作業記述部４１は、コンピュータマネキンにさせる作業動作を入力する入力手段である。機能としては、作業記述用のＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）をコンピュータ画面上に提供し、オペレータのマウス操作やキー入力操作等により「ヒューマン」、「場所」、「目標物」、「目的」が順に指定されると、一連の作業動作を自動的に定義して、コンピュータマネキンの対象物に対する動作の概略を規定した入力データを生成する。
【０１１１】
ここで、「ヒューマン」はコンピュータマネキンの名称を指定するもので、具体的には、フィギュアファイル名を指定する。コンピュータマネキンの「目的」は、コンピュータマネキンにさせる作業動作の種別を規定するものであり、「目標物」は、指定された目的で特定される動作の直接の対象物である。また、「場所」は、指定された目的で特定される動作を、指定された目標物に対して行う「場所」であり、当該目的動作に付随する一連の動作に含まれる行為において、直接の対象物となる場合がある。例えば、「場所」が「冷蔵庫の上段」であり、「目的」が「取り出す」である場合に、「取り出す」という目的動作に付随する後述する各種行為の対象物が「冷蔵庫の上扉」であることが、「場所」によって定義づけられる。従って、コンピュータマネキンの動作の対象となる対象物として、「目標物」と「場所」が指定される。
【０１１２】
尚、指定された「ヒューマン」、「場所」の特性を人データベース４４、物データベース４５から参照し、図１２に示すように、指定されたヒューマンが持っている物、及び、指定された場所にある物を「目標物」の候補として自動的にリストアップするように構成され、「目標物」の指定の簡易化が図られている。更に、図１２に示すように、「目的」の指定も、指定された目標物の特性の一つとして設定されているアフォード動作を物データベース４５から参照し、その目標物に適した「目的」動作を自動的にリストアップするように構成され、「目的」の指定の簡易化が図られている。ここで、アフォードとはＪ．ギブソンが提唱した認知科学や人工知能分野で注目されているアフォーダンス理論（知覚理論）における概念で、物体がその物体に作用する主体に対して行為を引き出すことを意味している。
【０１１３】
行為選択部４２は、作業記述部４１で生成された入力データの「目的」で特定される動作を、９種類の「行為」の中から選択された複数の「行為」を組み合わせて定義する。ここで、９種類の「行為」は、「Ｒｅａｃｈ」、「握る」、「移動」、「離す」、「姿勢」、「見る」、「引く」、「置く」、「点火」という九つの行為コマンドを用いて選択される。各行為コマンドの概略は既に説明した通りである。
【０１１４】
ここで、各行為コマンドの動作主体たるコンピュータマネキンは、入力データの「ヒューマン」で指定されたコンピュータマネキンであり、入力データの「目標物」で直接的に指定された対象物或いは入力データの「場所」で間接的に指定された対象物が、各行為コマンドで特定される行為の対象物となる。つまり、各行為コマンドにおいて、「ヒューマン」で指定されたコンピュータマネキンの所定人体部位がその対象物に対して所定の動作を実行することになる。
【０１１５】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、上述のように、コンピュータマネキンの特性と対象物の特性との間の関係によって行為の詳細動作が変化する条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に分解されるので、行為選択部４２は、動作決定ルール４６を参照して、コンピュータマネキンの特性と対象物の特性との間の関係を判断して、「Ｒｅａｃｈ」行為の詳細動作を決定する。以下、その処理手順及び動作決定ルール４６について説明する。
【０１１６】
先ず、使用できる手の判断を動作決定ルール４６の以下の持ち方判定基準に基づいて決定する。具体的には、人データベース４４からコンピュータマネキンの利き腕情報を読み出すとともに、物データベース４５から、「Ｒｅａｃｈ」行為の対象物と現在少なくとも左右何れかの手に何か物を持っている場合にはその把持物の特性（持ち方の制約）を読み出す。次に、図１３に示す持ち方判定表に従い、現在の手の状況（何も持っていない（ｆｒｅｅ）、利き手で持っている、逆手で持っている、両手で持っている）と対象物の持ち方の制約に基づいて、対象物の持ち方、または、必要な準備動作を決定する。準備動作として、「置くｏｒ持ち替えるｏｒ離す」が選択された場合であって、把持物の持ち方の制約が、利き手のみで且つ軌道規則がない場合は「置く」動作を、どちらの手でもよく且つ軌道規則がない場合は「持ち替える」を、そして、軌道規則がある場合は「離す」動作を、夫々準備動作とする。
【０１１７】
上記要領で決定された準備動作が、「置く」の場合はエラーメッセージを表示しプログラムを終了する。また、「持ち替える」の場合は、例えば、右手から左手に持ち替える場合は、把持物と左手をコンピュータマネキンの背中のサイトから所定距離オフセットした位置まで移動（後述する行為コマンドの一つ）させる。このとき背中のサイトから所定距離オフセットした位置には仮想物体（座標系のみ存在して見えない物体）を用意しておき、その仮想物体に対して左手を移動させる。次に左手を握り（後述する行為コマンドの一つ）、右手を離す（後述する行為コマンドの一つ）という動作を実行する。また「離す」の場合は、単に把持物を持っている方の手を離す。
【０１１８】
上記持ち方判定及び準備動作の決定が終わると、コンピュータマネキンの移動または姿勢変更の有無の判断及び姿勢変更の内容を、動作決定ルール４６の以下の移動・姿勢変更判定基準に基づいて決定する。以下の判定で使用するコンピュータマネキンの特性及び対象物の特性は人データベース４４と物データベース４５から夫々予め或いは適時に読み出される。
【０１１９】
先ず、対象物の特性の一つである移動可能性が否の場合、例えば、対象物が冷蔵庫等の一般に固定状態の重量物である場合（但し、冷蔵庫を移動させる作業の場合では移動可能性は可となる）について説明する。
【０１２０】
対象物の特性の一つである立ち位置サイトのグローバルＸＹ座標が、コンピュータマネキンの特性の一つである重心サイトのグローバルＸＹ座標と一致していない場合は、当該座標が一致するまでコンピュータマネキンを移動し、一致している場合は当該移動を行わない。ここで、グローバルとは仮想空間内の絶対座標であり、ＸＹは仮想空間内の水平面内の位置座標であり、Ｚは垂直方向の座標つまり高さである。更に、対象物の特性の一つである握り点Ｚ座標がコンピュータマネキンの特性の一つである腰サイトＺ座標より大きければ姿勢変更を行わず、前記握り点Ｚ座標がマネキンの特性の一つである膝サイトＺ座標より大きく、前記腰サイトＺ座標以下であれば、コンピュータマネキンの背中を１０°曲げる姿勢変更を決定し、前記握り点Ｚ座標が膝サイトＺ座標以下であれば、コンピュータマネキンの背中を９０°曲げるとともに腰高さを起立時より６分の１下げる姿勢変更を決定する。
【０１２１】
次に、対象物の特性の一つである移動可能性が可の場合、例えば、対象物がコップ、鍋、缶等の可搬物である場合について説明する。  先ず、図１４に示す移動・姿勢判定表を参照して、移動・姿勢変更の有無及び姿勢変更内容を決定する。図１４の縦軸は対象物の握り点とコンピュータマネキンの身体部位との高さ位置関係を示し、横軸は対象物の握り点までの距離とコンピュータマネキンの腕の長さとの関係を示している。また、表中の数字は、姿勢変更がある場合の内容を示しており、上段が背中の曲げ角度で、下段が起立時の腰高さを１とした時の腰高さの変更割合を示す負号は腰高さを下げる場合、正号は腰高さを上げる場合を意味している。
【０１２２】
また、図１４に示す移動・姿勢判定表の腕の長さは、肩口から掌までの長さを掌サイトと肘サイトの差で求まる長さと肩サイトと肘サイトの差で求まる長さの和に対して、図１５に示す腕の長さ補正係数ｍを乗じて求める。図１５において、筋力レベルは腕の筋力レベルを意味し、コンピュータマネキンの特性の一つである。また、質量は対象物の特性の一つである。
【０１２３】
この補正係数ｍを導入することで、筋力の強いコンピュータマネキンが手を伸ばして掴む物でも、筋力の弱いコンピュータマネキンは一度移動して対象物に近づいてから対象物を掴むというように、筋力レベルに応じた動作の変化が現れる。また、対象物が軽ければ、コンピュータマネキンが手を伸ばして掴む物でも、対象物が重ければ、コンピュータマネキンは一度移動して対象物に近づいてから対象物を掴むというように、対象物の重さ（質量）に応じた動作の変化が現れる。更に、対象物が重くても筋力が強ければ手を伸ばすだけの動作が、対象物が重くなくても筋力が弱ければコンピュータマネキンは一度移動して対象物に近づいてから対象物を掴むというように、対象物の重さ（質量）とコンピュータマネキンの筋力レベルとの相対的な関係で動作の変化が現れる。
【０１２４】
ここで、移動・姿勢判定表による判定結果が「移動」である場合、対象物との距離が腕の長さの半分になるまでコンピュータマネキンを移動する。そして、対象物の握り点Ｚ座標がコンピュータマネキンの腰サイトＺ座標より大きければ姿勢変更は行わない。また、前記握り点Ｚ座標がコンピュータマネキンの膝サイトＺ座標より大きく且つコンピュータマネキンの腰サイトＺ座標以下の場合は、コンピュータマネキンの背中を１０°曲げる姿勢変更を決定し、前記握り点Ｚ座標が膝サイトＺ座標以下であれば、コンピュータマネキンの背中を９０°曲げるとともに腰高さを起立時より６分の１下げる姿勢変更を決定する。更に、移動・姿勢判定表による判定結果が「姿勢変更」有りの場合は、コンピュータマネキンの移動は行わずに表中の姿勢変更の内容に従い、判定結果が「変更無し」の場合は移動も姿勢変更も行わない。
【０１２５】
姿勢変更の内容としては、背中の曲げと腰高さの変更に加えて、腰の捻りと体全体の回転があり、右手の場合は図１６に示す捻りの有無の判定図に基づいて姿勢変更有無及び変更内容（腰の捻りまたは体全体の回転角度）を決定する。具体的には、コンピュータマネキンの重心サイトを基準にコンピュータマネキンの正面方向を０°として右回転を正方向、左回転を負方向として対象物の握り点までの必要回転角度に基づいて、姿勢変更有無及び変更内容が決定される。以下、右手の場合について説明する。左手の場合は極性が正負反転する。
【０１２６】
先ず、コンピュータマネキンのＸＹグローバル座標及び方向と対象物のＸＹグローバル座標から必要回転角度を算出する。この必要回転角度が−４５°より大きく９０°以下の場合は、捻り及び体全体の回転は行わない。必要回転角度が９０°より大きく１３５°以下の場合は、（必要回転角度−９０°）だけ腰を捻る。つまり、必要回転角度が９０°になるように腰を捻ることになる。必要回転角度が−９０°より大きく−４５°以下の場合は、（必要回転角度＋４５°）だけ腰を捻る。つまり、必要回転角度が−４５°になるように腰を捻ることになる。必要回転角度が−１８０°より大きく−９０°以下の場合は、（必要回転角度＋４５°）だけ体全体を回転させるとともに、腰を左に４５°捻る。つまり、必要回転角度が−４５°になるように体全体を回転させ腰を捻ることになる。必要回転角度が１３５°より大きく１８０°以下の場合は、（必要回転角度−９０°）だけ体全体を回転させるとともに、腰を右に９０°捻る。つまり、必要回転角度が９０°になるように体全体を回転させ腰を捻ることになる。
【０１２７】
以上、「Ｒｅａｃｈ」コマンド及びその条件判断に用いられる動作決定ルール４６の説明を行ったが、「置く」コマンドについては全く同様の動作決定ルール４６が適用される。また、「点火」コマンドについては、腰の捻りと体全体の回転を伴う姿勢変更だけが上記要領で判定される。「Ｒｅａｃｈ」、「置く」及び「点火」コマンド以外の六つの行為コマンドは条件判断を伴わないコマンドであり、動作決定ルール４６は使用されない。
【０１２８】
「握る」コマンドは、具体的には、対象物の特性の一つである対象物の握り方と関連付けられた手の形を変更する。次に、対象物の特性の有する一変数で、手に持たれているか否かを示す把持オブジェクト変数を把持状態に設定する。尚、手の形は、後述する姿勢データベース４７に登録されてあり、対象物の握り方で検索可能となっている。
【０１２９】
「移動」コマンドは、実際には、対象物を移動させることで、その対象物を把持する手を、対象物の移動軌跡に沿って同時に移動させ、あたかもコンピュータマネキンの手が対象物を把持しながら移動させているように見せる。具体的には、対象物を把持する手とその対象物との間の連結に係る拘束条件をオンにする。これにより手が対象物に追従して移動することになる。次に、対象物の位置変更、或いは、対象物のジョイント角度の変更（例えば、冷蔵庫の扉等の場合）を行い、前記連結の拘束条件をオフにする。
【０１３０】
「引く」コマンドは、「移動」コマンドとほぼ同様の処理を実行する。相違点は、対象物の位置変更先が、「引く」コマンドでは、コンピュータマネキンの背中サイトからオフセットした位置に限定される点である。
【０１３１】
「離す」コマンドは、具体的には、手の形を「握る」コマンド実行前のものに変更し、把持オブジェクト変数を解放状態に設定する。
【０１３２】
「姿勢」コマンドは、具体的には、コンピュータマネキンの全ての拘束条件をオフにし、姿勢を所定の姿勢名のものに変更し、全ての拘束条件をオンにする。このコマンドは、他の行為コマンドではコンピュータマネキンの動作が決定できない場合や、中間姿勢を指定する場合等に使用する。尚、姿勢名と姿勢ファイルとの関連は後述する姿勢データベース４７に登録されてあり、姿勢名で検索可能となっている。
【０１３３】
「見る」コマンドは、具体的には、視点オブジェクトを見る対象物まで位置変更し、視点オブジェクトの拘束条件をオンにし、更に、コンピュータマネキンの視点（正面方向）の視点オブジェクトに対する拘束条件をオンにする。このようにして、見る対象物の移動に対して視線を追従させることができる。
【０１３４】
行為選択部４２は、作業記述部４１で生成された入力データで特定される動作を、上述した九つの行為コマンドを用いて定義し、行為ファイル４３として行動生成システム１０に付属する所定の記憶装置内に保存する。行為ファイル４３を構成するデータ項目として、入力データで特定される目的動作、場所、目標物の他、時系列に並べられた各行為コマンドについて、実行順序を示す番号、行為コマンド名、各行為の動作対象となる対象物（一般には場所または目標物の何れか）、動作時間を夫々一組にして入力される。但し、「Ｒｅａｃｈ」コマンド、「置く」コマンドの動作時間は、準備動作、歩行、姿勢変更に分割して指定する。また、動作時間に代えて動作速度を指定するようにしても構わない。これらの動作時間や動作速度等の動作時間情報は、動作時間算出手段２の動作時間情報変更部１５によって変更された動作時間情報が行為選択部４２に入力される。尚、行為ファイル４３として最終的に保存される前の段階では、動作時間算出手段２に対して変位情報を提供するために、動作時間情報として、動作時間算出手段２のデフォルト値設定部１２によって設定されたデフォルト値が入力される。
【０１３５】
このように生成された行為ファイル４３を順次前記記憶装置内に蓄積することで、登録済みの行為ファイル４３に合致する入力データが作業記述部４１で生成された場合に、行為選択部４２は当該行為ファイル４３を読み出して、その行為ファイル中の各行為コマンドを逐次実行すれば良く、シミュレーション時間の低減が図られる。
【０１３６】
人データベース４４は、行為選択部４２の処理において必要なコンピュータマネキンの特性に関するデータを定義する。人データベース４４を構成するデータ項目は、例えば、名称、各人体部位の寸法（身長、手足の長さ等）、各人体部位の位置（重心等）筋力レベル、利き腕（利き手）等である。名称は入力データのヒューマンで指定されたコンピュータマネキンの名称に対応し、フィギュアファイル名を指定する。筋力レベルは、コンピュータマネキンの腕の筋力レベルを規定するもので、本実施形態の場合は、例えば弱い、普通、強いの三段階で規定し、夫々に数字の１，２，３が割り当てられている。利き腕は、コンピュータマネキンの利き腕が左右何れであるかを指定するもので、本実施形態の場合は、右に０、左に１を割り当てている。
【０１３７】
物データベース４５は、行為選択部４２の処理において必要な対象物（目標物、場所）の特性に関するデータを定義する。物データベース４５を構成するデータ項目は、例えば、名称、位置、置く可能性、質量、軌道規則、持ち方、移動可能性、握り方、状況等である。
【０１３８】
名称は目標物や場所で指定される対象物のフィギュアファイル名を指定する。位置は、対象物のどの面が下面かを指定する接地面、接触点（握り点）、立ち位置等の位置関係を指定する。置く可能性は、その対象物がどこかに置かれる可能性の有無を指定する。軌道規則はその対象物が移動する時の軌道規則の有無を指定する。持ち方はその対象物が左右何れの手で持つべきかを指定する。例えば、どちらの手でも構わない場合は０、利き手に限定される場合は１、逆手に限定される場合は２、両手に限定される場合は３のように四通りに区分する。更に、右手或いは左手に限定する場合を加えても構わない。移動可能性はその対象物が移動可能か否かを指定する。握り方はその対象物の握り方を定義するもので、その対象物を把持するときの手の形を表すデータを姿勢データベース４７から検索可能な握り方名を指定する。状況は対象物の状態を表すもので対象物に応じて設定される。例えば、対象物がコップの場合では液体の有無、また、対象物が冷蔵庫の場合では扉の開閉状態等が設定できる。
【０１３９】
更に、物データベース４５は、オプションとして対象物がアフォードする動作を設定できる。例えば、缶の場合に「取り出す」等を指定すると、作業記述部４１で「目標物」に缶が指定されると、「目的」の候補として「取り出す」がリストアップされる。また、上記以外にもアフォード動作を設定することで、動作の記述の簡易化が図れる。
【０１４０】
姿勢データベース４７は、行為選択部４２の処理において利用される、握り方名と手の形との関連、及び、姿勢名と姿勢ファイルとの関連を定義する。
【０１４１】
可視化部４８は行為選択部４２で定義された一連の動作のアニメーションを作成する。つまり、作業記述部４１で指定されたコンピュータマネキンの動作を、行為選択部４２で定義された行為コマンドの時系列の組み合わせに従って、或いは、登録された行為ファイル４３に記述されている行為コマンドの時系列の組み合わせに従って、具体的な動作動作を所定の合成アルゴリズムによって合成してコンピュータ画面上の仮想空間内に表示させる。具体的な動作の合成処理は既存の行動生成システムの機能を使用するので、詳細な説明は割愛する。
【０１４２】
可視化部４８は、アニメーションを作成する前に各行為の所要時間を指定するように構成されており、指定された行為所要時間に基づいてアニメーションを作成する。
【０１４３】
行動生成システム１０は、ハードウェアとしては、高解像度モニタを備えた３次元コンピュータグラフィックス描画機能の有するコンピュータシステム上で動作する。人データベース４４、物データベース４５、動作決定ルール４６、姿勢データベース４７は、行動生成システム１０に付属する所定の記憶装置に格納されている。ソフトウェアとしては、ベースに一般的なＯＳ（オペレーティングシステム）とベースとなる行動生成システム及び動作合成アルゴリズムが存在し、作業記述部４１、行為選択部４２、可視化部４８が上記コンピュータ上でソフトウェア処理によって実現される。具体的には、上記で説明した各部４２，８の処理を、人データベース４４、物データベース４５、動作決定ルール４６、姿勢データベース４７等を必要に応じて読み書きしながら実行する本発明に係るコンピュータマネキン用の行動生成用プログラムの各処理に対応するプログラムステップが、上記コンピュータによって適時実行されることで、作業記述部４１、行為選択部４２、可視化部４８が構成される。
【０１４４】
以下に別実施形態を説明する。
〈１〉上記実施形態では、運動タイプ特定手段４は、各行為コマンド、条件判断付きコマンドの場合は各要素コマンド、に対して一つの運動タイプを割り当てていたが、人体を上肢下肢に分けて、または、上肢を更に左右に分けて、変位情報に基づいて部位毎に運動タイプを割り当てるようにして精度の向上を図るようにするのも好ましい。この場合、心臓循環器系モデル６の１回拍出量算出部２６、血管抵抗算出部２７、血圧変動算出部２８、血圧算出部２９が夫々の出力値を計算する場合に、分割した人体部位毎に異なる運動タイプで算出した結果を加重平均する等の処理を行うようにするのも好ましい。更に、運動タイプとして、上記３タイプに限定されるものではない。
【０１４５】
〈２〉心臓循環器系モデル６は、必ずしも上記実施形
態の構成に限定されるものではない。心臓循環器系モデル６の各構成要素の一部または全部が異なってもよく、また、各部の入出力関係が異なっても、更に、各構成要素の算出式が異なっていても構わない。
【０１４６】
〈３〉上記実施形態では、運動強度特定手段３は表２及び表３に基づいてＭＥＴ値を割り当てる場合を示したが、表２及び表３中の各ＭＥＴ値は、適宜変更可能である。更に、上記実施形態では、運動強度指標としてＭＥＴＳを用いたが、ＲＭＲ等の他の運動強度指標を用いても構わない。この場合、使用する心臓循環器系モデル６は入力データとしてＲＭＲ等を受け付けるモデルに変更する必要がある。
【０１４７】
〈４〉上記実施形態（「第１実施形態」という。）では、動作時間算出手段２のＰＴＳ適用部１３、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４で用いられる変位情報は、行動生成システム１０側で抽出された変位情報が動作時間算出手段２の入力部１１、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４に入力されて利用されていたが、この場合、各行為コマンドに対して動作時間情報のデフォルト値を用いて行動生成システム１０側で一旦コンピュータマネキンの動作を合成してかかる変位情報を抽出していた。これに対し、行動生成システム１０側で動作の合成を実行することなく、行為コマンドの時系列データから直接、変位情報を抽出して、その変位情報をＰＴＳ適用部１３、運動強度特定手段３及び運動タイプ特定手段４で用いるようにしても構わない。
【０１４８】
具体的には、本別実施形態（「第２実施形態」という。）の動作時間算出手段５０は、図１７に示すように、入力部５１、変位情報抽出部５２、ＰＴＳ適用部５３、及び、動作時間情報導出部５４を備えて構成される。更に、ＰＴＳ適用部５３はＭＯＤ値導出部５５を備え、ＭＯＤ値導出部５５は移動動作判定部５６と歩数計算部５７を備える。各手段５１〜５７が、当該コンピュータのコンピュータシステムのハードウェア資源を利用しながら第２実施形態に係る本発明プログラムの動作時間算出ステップを実行することにより実現される点は、第１実施形態の場合と同様である。
【０１４９】
入力部５１は、行為コマンドの時系列データを、行動生成システム１０から入力する点は、第１実施形態の入力部１１と同じであるが、行動生成システム１０から変位情報の入力は行わない。具体的には、入力部５１は、図１８に示す動作時間算出ステップに含まれる入力ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。ここで、入力ステップは行動生成システム１０から行為コマンドの時系列データを入力し、前記コンピュータシステムの記憶装置に格納する処理を実行する。
【０１５０】
変位情報抽出部５２は、入力部５１に入力された時系列データの各行為コマンドから直接、ＰＴＳ適用部５３で使用する変位情報を抽出する。具体的には、変位情報抽出部５２は、図１８に示す動作時間算出ステップに含まれる変位情報抽出ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。ここで、抽出される変位情報は、第１実施形態で入力部１１に入力される変位情報とは異なる。そのため、ＰＴＳ適用部５３のＭＯＤ値導出部５５、移動動作判定部５６、歩数計算部５７の各アルゴリズムも第１実施形態のものと一部において異なる。従って、具体的にどのような変位情報が抽出されるかについては、後述のＰＴＳ適用部５３の動作説明において合わせて説明する。尚、変位情報抽出ステップは、後述のＰＴＳ適用ステップで各行為コマンド毎に変位情報が必要となる度に、各別に実行しても、ＰＴＳ適用ステップの前に予め必要な全ての変位情報を抽出するようにしても構わない。
【０１５１】
ＰＴＳ適用部５３は、図１８に示す動作時間算出ステップに含まれるＰＴＳ適用ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。ＰＴＳ適用ステップにおいて、入力部５１に入力された時系列データと変位情報抽出部５２が抽出した変位情報に基づいて、時系列データ中の各行為コマンドにＰＴＳ法で規定された要素動作を割り付ける。本第２実施形態も、ＰＴＳ法としてＭＯＤＡＰＴＳ法を用いる。要素動作を割り付けるにあたり、行為コマンド毎に特定されるＭＯＤＡＰＴＳ法で規定される要素動作の種別を決定し、その各要素動作の所要時間値に相当するＭＯＤ値を決定する。
【０１５２】
次に、ＰＴＳ適用部５３の具体的な動作、つまりＰＴＳ適用ステップについて説明する。ＰＴＳ適用部５３は、入力部５１に入力された時系列データの各行為コマンドに対して、各別にＭＯＤＡＰＴＳ法の要素動作を割り付ける。行為コマンド毎に割り付けられる要素動作の候補は予め決まっていて、その選択とＭＯＤ値を行為コマンドの詳細データとその行為コマンドに対応する動作に係る変位情報から求める。ＭＯＤ値はＭＯＤ値導出部５５が決めるが、ＭＯＤ値そのものを決める場合と、予めＭＯＤ値の決まった要素動作を何回繰り返すかの繰り返し回数を決める場合がある。１回の要素動作の所要時間値を求めるか、一連の同じ要素動作の所要時間値を求めるかの違いである。以下、行為コマンド別に説明する。ＰＴＳ適用部５３は、ＭＯＤＡＰＴＳ法を適用するので、行為コマンド毎に割り付けられる要素動作の種別は第１実施形態の場合と同じであるが、その要素動作の各ＭＯＤ値の決定方法が一部の行為コマンドにおいて第１実施形態と異なる。
【０１５３】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドの場合は、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを割り付ける。把持物を持ち替える等の準備動作については、当該準備動作が存在する場合に、移動動作のＭｘを割り付け、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６が、変位情報抽出部５２がそのときの手のサイト原点と対象物の握り点のサイト原点から計算した変位情報である手の移動距離から、ＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、表４に示す判定表に基づいて決定する。
【０１５４】
【表４】
2004201723.tif 000007
【０１５５】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドに歩行動作が存在する場合には、補助動作のＷ５を割り付け、そのＷ５動作を歩数回繰り返すようにする。ＭＯＤ値導出部５５の歩数計算部５７は、補助動作のＷ５が割り付けられると、変位情報抽出部５２が現在の重心位置と移動後の立ち位置から計算した変位情報であるコンピュータマネキンのその歩行動作における重心の移動距離と、予め設定した歩幅（例えば８０ｃｍ）を用いて、重心の移動距離を歩幅で除して歩数を算出する。尚、歩幅データはコンピュータマネキンに合わせて変更可能である。例えば、高齢者の場合は歩幅を８０ｃｍより短く設定する。
【０１５６】
「Ｒｅａｃｈ」コマンドは、何らかの姿勢変更を伴う。姿勢変更の種類には、コンピュータマネキンと対象物との相対的な位置関係によって、手首、肘、肩の関節動作以外にしゃがむ動作や体の捻り動作を含む場合があり、しゃがむ動作を伴う場合には、補助動作のＢ１７を割り当てる。尚、Ｂ１７動作は１往復の動作であるので、この場合は繰り返し回数として０．５を割り当てる。最終的に手を対象物に触れるまでの動作には、移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６が、変位情報である手の移動距離からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、変位情報抽出部５２がそのときの手のサイト原点と対象物の握り点のサイト原点から計算した変位情報である手の移動距離から、表３の判定表に基づいて判定する。但し、しゃがむ動作を伴う場合には、補助動作のＢ１７が別途割り当てられるので、この分の動作時間を補正すべく、変位情報抽出部５２は、手のサイト原点をしゃがむ動作での腰の移動距離だけ垂直方向に移動した後に手の移動距離を計算する。
【０１５７】
「握る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は終局動作のＧ１を割り当てる。この場合、ＭＯＤ値は１で固定である。第１実施形態と同じである。
【０１５８】
「移動」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６が変位情報であるそのときの手の移動距離からＭＯＤ値ｘを特定する。具体的には、「Ｒｅａｃｈ」コマンドの準備動作や姿勢変更と同様に、表４の判定表に基づいて判定する。
【０１５９】
「離す」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は移動動作のＭ１を割り当てる。第１実施形態と同じである。
【０１６０】
「姿勢」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は補助動作のＢ１７と移動動作のＭｘの少なくとも何れか一方を割り当てる。具体的には、変位情報抽出部５２が「姿勢」コマンド実行前の膝関節の角度から「姿勢」コマンド実行後の膝関節の角度への変位量を変位情報として計算し、その変位量（膝関節の角度変化）が例えば４５度以下の場合は、しゃがみ動作なしと判定してＢ１７を割り当てず、その変位量が４５度を越える場合はＢ１７を割り当てる。但し、Ｂ１７動作は１往復の動作であるので、この場合は繰り返し回数として０．５を一意的に割り当てる。その他の姿勢変更の場合には、移動動作のＭｘが割り当てられ、変位情報抽出部５２が「姿勢」コマンド実行前の手首、肘、肩、胴または腰の関節角度から「姿勢」コマンド実行後の各関節の関節角度への変位量を変位情報として計算し、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６が、その変位量から各関節の回転動作の有無を計算し、表１の判定表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。表１の判定表の見方は第１実施形態と同じである。
【０１６１】
「見る」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は補助動作のＥ２を割り当てて、その繰り返し回数をＭＯＤ値導出部５５が算出する。具体的には、変位情報抽出部５２が頭の正面方向を基準に現在の頭のサイト原点と対象物のサイト原点との成す角度を変位情報として抽出し、ＭＯＤ値導出部５５はその変位情報（頭部の回転角度に相当）を３０度で除して、繰り返し回数を求める。つまり、頭部の回転角度が３０度当り１回のＥ２動作を割り当てる。
【０１６２】
「引く」コマンドの場合、ＰＴＳ適用部５３は移動動作のＭｘを割り当てて、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６が、変位情報抽出部５２がそのときの手のサイト原点と対象物の握り点のサイト原点から計算した変位情報である手の移動距離から、表４の判定表に基づいてＭＯＤ値ｘを特定する。
【０１６３】
「置く」コマンドの場合、「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様に、条件判断付きコマンドであり、準備動作、歩行動作、姿勢変更に対して夫々要素コマンドを割り付ける。具体的な処理方法も実質的に「Ｒｅａｃｈ」コマンドと同様である。相違点としては、姿勢変更の最後に終局動作のＰ０を追加する点であるが、これはＭＯＤ値が０であるので、所要時間値の計算には影響を与えない。
【０１６４】
「点火」コマンドの場合、点火状態（コンロの火炎）の確認の為に体を捻りながら点火動作をする場合があるので、ＰＴＳ適用部５３は、当該捻りが有る場合には、Ｍ７とＰ０を割り当て、当該捻りが無い場合にはＰ０を割り当てる。また、当該捻りの有無は「点火」コマンドの条件判断式の中の捻り動作の有無により判定する。
【０１６５】
尚、ＭＯＤ値導出部５５の移動動作判定部５６における判定基準（表１及び表４の判定表）、歩数計算部５７における計算式、及び、ＭＯＤ値導出部５５の他の計算式等は、動作時間算出手段５０を構成するコンピュータシステムの記憶装置に格納されている。
【０１６６】
動作時間情報導出部５４は、図１８に示す動作時間算出ステップに含まれる動作時間情報導出ステップを前記コンピュータ上で実行することにより実現される。動作時間情報導出ステップにおいて、ＰＴＳ適用部５３が時系列データの各行為コマンドに割り付けた要素動作の各ＭＯＤ値を合計して、各行為コマンドの動作時間等の動作時間情報を算出する。第１実施形態の場合と同様である。本第２実施形態では、動作時間情報導出部５４が算出した動作時間情報を行動生成システム１０に出力する。
【０１６７】
〈５〉上記各実施形態では、ＰＴＳ法としてＭＯＤＡＰＴＳ法を用いたが、ＭＴＭ法等の他のＰＴＳ法を用いても構わない。この場合、要素動作は使用するＰＴＳ法に規定された使用することになり、所要時間値の算出手法もそのＰＴＳ法に準拠して行うことになり、ＰＴＳ適用部１３、５３のＭＯＤ値導出部１６、５５の具体的な構成は、当該ＰＴＳ法の算出基準に合わせて変更する。
【０１６８】
〈６〉上記各実施形態では、動作時間算出手段２、５０の動作時間算出の対象となる行為コマンドは、行動生成システム１０の行為コマンドを想定したが、コンピュータマネキンの一連の作業を記述可能なコマンドであれば、上記実施形態で例示した行為コマンドに限定されるものではない。
【０１６９】
〈７〉ＭＯＤ値導出部１６、５５におけるＭＯＤ値導出のための判定基準、つまり、変位情報とＭＯＤ値の関係は、上記各実施形態のものに限定されるものではない。例えば、ＭＯＤ値として、ＭＯＤＡＰＴＳ法で規定された整数値に限らず、小数点以下の値を含むようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンピュータマネキンの心臓負担評価装置の一実施形態を示すブロック構成図
【図２】動作時間算出手段の一実施形態を示すブロック構成図
【図３】本発明に係る心臓負担評価プログラムの動作時間情報算出ステップの処理手順を示す流れ図
【図４】心臓循環器系モデルの一実施形態を示すブロック構成図
【図５】心臓循環器系モデルの一部を構成する心拍数補正量判定表
【図６】心臓循環器系モデルの一部を構成する最大酸素摂取量係数判定表
【図７】心臓循環器系モデルの一部を構成する補正係数Ｅの変化量判定表
【図８】心臓循環器系モデルの一部を構成する大動脈コンプライアンスＫの変化量判定表
【図９】心臓循環器系モデルによるシミュレーション結果と実験結果を示す血圧波形図
【図１０】心臓循環器系モデルによるシミュレーション結果と実験結果を示す心拍波形図
【図１１】行動生成システムの一実施形態を示すブロック構成図
【図１２】作業記述用の入力データの入力項目を説明する説明図
【図１３】動作決定ルールの一部を構成する持ち方判定表
【図１４】動作決定ルールの一部を構成する移動・姿勢判定表
【図１５】移動・姿勢判定表における腕の長さ算出に使用する補正係数ｍと、コンピュータマネキンの筋力レベル及び対象物の質量との関係を示す表
【図１６】動作決定ルールの一部を構成する捻り・体全体の回転の有無及び変更内容を説明する判定図
【図１７】動作時間算出手段の別実施形態を示すブロック構成図
【図１８】本発明に係る心臓負担評価プログラムの動作時間情報算出ステップの別実施形態における処理手順を示す流れ図
【符号の説明】
１：          本発明に係る心臓負担評価装置
２、５０：    動作時間算出手段
３：          運動強度特定手段
４：          運動タイプ特定手段
５：          個人特性入力手段
６：          心臓循環器系モデル
１０：        行動生成システム
１１、２０、５１：  入力部
１２：        デフォルト値設定部
５２：        変位情報抽出部
１３、５３：  ＰＴＳ適用部
１４、５４：  動作時間情報導出部
１５：        動作時間情報変更部
１６、５５：  ＭＯＤ値導出部
１７、５６：  移動動作判定部
１８、５７：  歩数計算部
２１：        必要酸素摂取量算出部
２２：        化学受容器部
２３：        神経応答部
２４：        心拍数算出部
２５：        心拍出量算出部
２６：        １回拍出量算出部
２７：        血管抵抗算出部
２８：        血圧変動算出部
２９：        血圧算出部
３０：        酸素摂取量算出部
３１：        Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌ適用部
４１：        作業記述部
４２：        行為選択部
４３：        行為ファイル
４４：        人データベース
４５：        物データベース
４６：        動作決定ルール
４７：        姿勢データベース
４８：        可視化部
【図１】
2004201723.tif 000008
【図２】
2004201723.tif 000009
【図３】
2004201723.tif 000010
【図４】
2004201723.tif 000011
【図５】
2004201723.tif 000012
【図６】
2004201723.tif 000013
【図７】
2004201723.tif 000014
【図８】
2004201723.tif 000015
【図９】
2004201723.tif 000016
【図１０】
2004201723.tif 000017
【図１１】
2004201723.tif 000018
【図１２】
2004201723.tif 000019
【図１３】
2004201723.tif 000020
【図１４】
2004201723.tif 000021
【図１５】
2004201723.tif 000022
【図１６】
2004201723.tif 000023
【図１７】
2004201723.tif 000024
【図１８】
2004201723.tif 000025