(57)【要約】【課題】  乳児に計測用の器具を装着することなく、乳児の状態を観察して各種疾病の早期発見を可能とし、また、観察に起因する親の精神的負担を低減すること。【解決手段】  撮影装置２が、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力し、解析装置１が、撮影装置２により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢のうちの少なくとも１肢の動きを特定し、その肢の動きから、乳児の疾病および／または徴候を特定する。【選択図】  図１
2005131150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置と、
上記撮影装置により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定し、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定する解析装置と、
を備えることを特徴とする乳児運動解析システム。
【請求項２】
前記解析装置は、乳児の画像から乳児の四肢に付されたマーカのマーカ画像あるいは乳児の四肢の特徴画像を１または複数フレームごとに抽出する特徴画像抽出手段と、上記特徴画像抽出手段により時系列に沿って抽出された複数のマーカ画像または複数の特徴画像の位置に基づき各肢の運動を特定する四肢運動特定手段と、上記四肢運動特定手段により特定された四肢運動における腕または脚の左右同期性、左右対称性および／または複数肢間での協調性を抽出する運動解析手段と、上記運動解析手段により抽出された左右同期性、左右対称性および／または協調性の度合いに基づいて乳児の疾病および／または徴候の有無または可能性の値を判定する判定手段とを有することを特徴とする請求項１記載の乳児運動解析システム。
【請求項３】
前記特徴画像抽出手段は、乳児の四肢以外に、頭部、胸部、腹部および腰部の少なくとも１つに付された基準点用マーカのマーカ画像を抽出し、
前記四肢運動特定手段は、画像内における各肢のマーカ画像の絶対位置、および／または、基準点用マーカのマーカ画像の位置からの各肢のマーカ画像の相対位置に基づいて各肢の運動を特定すること、
を特徴とする請求項２記載の乳児運動解析システム。
【請求項４】
前記運動解析手段は、
所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが所定の期間以上停止する位置、
所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが通過する位置、
マーカの移動範囲、
マーカの移動による空間体積、
マーカの移動に基づき特定される各肢の運動量、並びに、
マーカのある特定の速度、加速度および／または減速度の際の位置
のうちの少なくとも１つを指標として、腕または脚の左右同期性および／または左右対称性の有無または度合いを特定することを特徴とする請求項２記載の乳児運動解析システム。
【請求項５】
前記運動解析手段は、
停止状態から運動を開始する際のマーカの運動開始順番および運動開始加速度、
運動状態から停止する際のマーカの運動停止順番および運動停止減速度、
四肢のうちの左右二肢についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左腕と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左脚と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左腕と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左脚と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、並びに、
四肢のうちの三肢または四肢についての３つまたは４つのマーカを含む平面または立体の重心の軌跡、該重心の速度、該重心の加速度および該重心の減速度のうちの少なくとも１つ、
のうちの１または複数を指標として、複数肢間での協調性の有無または度合いを特定することを特徴とする請求項２記載の乳児運動解析システム。
【請求項６】
乳児の四肢に付されたマーカには、紫外光を受けると発光する物質または蛍光物質が塗布または含まれることを特徴とする請求項１記載の乳児運動解析システム。
【請求項７】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された乳児の動画像から特定された乳児の四肢の動きの履歴を示す運動データを蓄積するデータベースと、
上記データベースに蓄積された運動データに基づき、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病を特定する解析装置と、
を備えることを特徴とする乳児運動解析システム。
【請求項８】
前記解析装置は、乳児の画像から乳児の四肢に付されたマーカのマーカ画像あるいは乳児の四肢の特徴画像を１または複数フレームごとに抽出する特徴画像抽出手段と、上記特徴画像抽出手段により時系列に沿って抽出された複数のマーカ画像または複数の特徴画像の位置に基づき各肢の運動を特定する四肢運動特定手段と、上記四肢運動特定手段により特定された四肢運動における腕または脚の左右同期性、左右対称性および／または複数肢間での協調性を抽出する運動解析手段と、上記運動解析手段により抽出された左右同期性、左右対称性および／または協調性の度合いに基づいて乳児の疾病および／または徴候の有無または可能性の値を判定する判定手段とを有することを特徴とする請求項７記載の乳児運動解析システム。
【請求項９】
前記特徴画像抽出手段は、乳児の四肢以外に、頭部、胸部、腹部および腰部の少なくとも１つに付された基準点用マーカのマーカ画像を抽出し、
前記四肢運動特定手段は、画像内における各肢のマーカ画像の絶対位置、および／または、基準点用マーカのマーカ画像の位置からの各肢のマーカ画像の相対位置に基づいて各肢の運動を特定すること、
を特徴とする請求項８記載の乳児運動解析システム。
【請求項１０】
前記運動解析手段は、
所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが所定の期間以上停止する位置、
所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが通過する位置、
マーカの移動範囲、
マーカの移動による空間体積、
マーカの移動に基づき特定される各肢の運動量、並びに、
マーカのある特定の速度、加速度および／または減速度の際の位置
のうちの少なくとも１つを指標として、腕または脚の左右同期性および／または左右対称性の有無または度合いを特定することを特徴とする請求項８記載の乳児運動解析システム。
【請求項１１】
前記運動解析手段は、
停止状態から運動を開始する際のマーカの運動開始順番および運動開始加速度、
運動状態から停止する際のマーカの運動停止順番および運動停止減速度、
四肢のうちの左右二肢についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左腕と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左脚と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左腕と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
左脚と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、並びに、
四肢のうちの三肢または四肢についての３つまたは４つのマーカを含む平面または立体の重心の軌跡、該重心の速度、該重心の加速度および該重心の減速度のうちの少なくとも１つ、
のうちの１または複数を指標として、複数肢間での協調性の有無または度合いを特定することを特徴とする請求項８記載の乳児運動解析システム。
【請求項１２】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された複数の乳児の動画像から特定された複数の乳児の四肢の動きの履歴を示す複数の運動データを蓄積するデータベースと、
上記データベースに蓄積された複数の運動データのうち、ある疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づき設定された判定条件に従って、新たに撮影された乳児がその疾病を有するか否かを判定する解析装置と、
を備えることを特徴とする乳児運動解析システム。
【請求項１３】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとするステップと、
撮影した乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定するステップと、
四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定するステップと、
を備えることを特徴とする乳児運動解析方法。
【請求項１４】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された複数の乳児の動画像から特定された複数の乳児の四肢の動きの履歴を示す複数の運動データを蓄積するデータベースを使用して、上記データベースに蓄積された複数の運動データのうち、ある疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づく判定条件を生成するステップと、
生成した上記判定条件に従って、新たに撮影された乳児がその疾病を有するか否かを判定するステップと、
を備えることを特徴とする乳児運動解析方法。
【請求項１５】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置と、
上記撮影装置により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢のうちの少なくとも１肢に付されたマーカの動きを特定し、特定したマーカの動きから、乳児の疾病および／または徴候を特定する解析装置と、
を備えることを特徴とする乳児運動解析システム。
【請求項１６】
乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとするステップと、
撮影した乳児の動画像から乳児の四肢のうちの少なくとも１肢に付されたマーカの動きを特定するステップと、
特定したマーカの動きから、乳児の疾病および／または徴候を特定するステップと、
を備えることを特徴とする乳児運動解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳児（新生児を含む）の疾病および／または徴候、あるいはその兆候を発見するための乳児運動解析システムおよび乳児運動解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乳児（新生児を含む）は、小児や成人と異なり、言葉によるコミュニケーションを行えない。したがって、乳児がどのような状態にあるかは、周囲からの観察でしか推定することができない。
【０００３】
従来、このような乳児の状態を観察する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、新生児に鼻マスク式呼吸流量計を使用して呼吸波形が取得され、その呼吸波形から種々の解析が行われている。
【０００４】
この他、成人同様に、新生児から心電図を取得し、その心電図から種々の解析を行う方法も考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５１６２５３号公報（特許請求の範囲第１０項、第１７頁「発明の概要」、第２５頁下から３行目から最終行まで）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の方法では、鼻マスクや心電図採取用の端子を乳児（新生児）に装着させる必要があり、このような器具が装着された我が子を見た親の精神的負担が大きくなってしまう。すなわち、この種の観察は、観察時に健常であるか否かが不明であるため、すべての乳児に対して実施する必要があり、そのような状態を見た親が、不必要に、我が子の身体について心配してしまうことになる。また、このような器具を乳児に装着することで、乳児に身体的負担がかかる可能性もある。
【０００７】
また、例えば、誕生時に、何らかの原因によって新生児が低酸素あるいは無酸素下に置かれるといった事象があると、後に脳障害を発症する可能性がある。しかしながら、肉眼で新生児を観察しても、誕生時にそのような事象が発生したことを窺い知ることは困難である。また、医師による診察によっても、そのような脳障害の発症可能性があることを発症前に知得することは困難であり、誕生から半年〜１年半程度経過した時点でようやくそのような脳障害が発見される。乳児（新生児）の脳障害の場合、発見後では、処置が手遅れになることが多く、誕生時点もしくは乳児時期における早期発見が重要である。しかしながら、現在のところ、このような場合の早期発見の手法は確立されていない。
【０００８】
本発明は、乳児に計測用の器具を装着することなく、乳児の状態を観察して各種疾病の早期発見を期待でき、また、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる乳児運動解析システムおよび乳児運動解析方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の乳児運動解析システムは、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置と、撮影装置により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定し、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定する解析装置とを備える。
【００１０】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、乳児の四肢運動を観察し疾病特有の四肢運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００１１】
また、本発明の乳児運動解析システムは、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された乳児の動画像から特定された乳児の四肢の動きの履歴を示す運動データを蓄積するデータベースと、データベースに蓄積された運動データに基づき、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病を特定する解析装置とを備える。
【００１２】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、乳児の四肢運動を観察し疾病特有の四肢運動（腕（手）や脚（足）の動きの相関性）を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００１３】
また、本発明の乳児運動解析システムは、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された複数の乳児の動画像から特定された複数の乳児の四肢の動きの履歴を示す複数の運動データを蓄積するデータベースと、データベースに蓄積された複数の運動データのうち、ある疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づき設定された判定条件に従って、新たに撮影された乳児がその疾病を有するか否かを判定する解析装置とを備える。
【００１４】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、過去の健常児または疾病を有する乳児のデータに基づき、疾病特有の四肢運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００１５】
さらに、本発明の乳児運動解析システムは、上記発明の乳児運動解析システムに加え、解析装置を次のようにしたものである。解析装置は、乳児の画像から乳児の四肢に付されたマーカのマーカ画像あるいは乳児の四肢の特徴画像を１または複数フレームごとに抽出する特徴画像抽出手段と、特徴画像抽出手段により時系列に沿って抽出された複数のマーカ画像または複数の特徴画像の位置に基づき各肢の運動を特定する四肢運動特定手段と、四肢運動特定手段により特定された四肢運動における腕または脚の左右同期性、左右対称性および／または複数肢間での協調性を抽出する運動解析手段と、運動解析手段により抽出された左右同期性、左右対称性および／または協調性の度合いに基づいて乳児の疾病および／または徴候の有無または可能性の値を判定する判定手段とを有する。
【００１６】
これにより、視覚による定量化の難しい乳児の四肢運動を定量化することができ、左右同期性、左右対称性および／または協調性に基づき、客観的かつ的確に判定を行うことができる。
【００１７】
さらに、本発明の乳児運動解析システムは、上記発明の乳児運動解析システムのいずれかに加え、特徴画像抽出手段および四肢運動特定手段を次のようにしたものである。特徴画像抽出手段は、乳児の四肢以外に、頭部、胸部、腹部および腰部の少なくとも１つに付された基準点用マーカのマーカ画像を抽出し、四肢運動特定手段は、画像内における各肢のマーカ画像の絶対位置、および／または、基準点用マーカのマーカ画像の位置からの各肢のマーカ画像の相対位置に基づいて各肢の運動を特定する。
【００１８】
これにより、乳児の身体の全体的な動きおよび各肢の動きを分離してそれぞれ抽出することができ、乳児の四肢運動をより的確に特定することができる。
【００１９】
さらに、本発明の乳児運動解析システムは、上記発明の乳児運動解析システムのいずれかに加え、運動解析手段を次のようにしたものである。運動解析手段は、所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが所定の期間以上停止する位置、所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが通過する位置、マーカの移動範囲、マーカの移動による空間体積、マーカの移動に基づき特定される各肢の運動量、並びに、マーカのある特定の速度、加速度および／または減速度の際の位置のうちの少なくとも１つを指標として、腕または脚の左右同期性および／または左右対称性の有無または度合いを特定する。
【００２０】
これらの指標の少なくとも１つを使用することにより、腕または脚の左右同期性および／または左右対称性を的確に特定することができる。
【００２１】
さらに、本発明の乳児運動解析システムは、上記発明の乳児運動解析システムのいずれかに加え、運動解析手段を次のようにしたものである。運動解析手段は、停止状態から運動を開始する際のマーカの運動開始順番および運動開始加速度、運動状態から停止する際のマーカの運動停止順番および運動停止減速度、四肢のうちの左右二肢についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、左腕と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、左脚と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、左腕と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、左脚と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、並びに、四肢のうちの三肢または四肢についての３つまたは４つのマーカを含む平面または立体の重心の軌跡、該重心の速度、該重心の加速度および該重心の減速度のうちの少なくとも１つ、のうちの１または複数を指標として、複数肢間での協調性の有無または度合いを特定する。
【００２２】
これらの指標の少なくとも１つを使用することにより、複数肢間での運動の協調性を的確に特定することができる。
【００２３】
さらに、本発明の乳児運動解析システムは、上記発明の乳児運動解析システムのいずれかに加え、乳児の四肢に付されたマーカとして、紫外光を受けると発光する物質または蛍光物質が塗布されるまたは含まれるものを使用したものである。
【００２４】
これにより、夜間や暗所での乳児の観察が可能となり、終日の連続的な観察が可能となる。
【００２５】
本発明の乳児運動解析方法は、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとするステップと、撮影した乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定するステップと、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定するステップとを備える。
【００２６】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、乳児の四肢運動を観察し疾病特有の四肢運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００２７】
本発明の乳児運動解析方法は、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置により撮影された複数の乳児の動画像から特定された複数の乳児の四肢の動きの履歴を示す複数の運動データを蓄積するデータベースを使用して、上記データベースに蓄積された複数の運動データのうち、ある疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づく判定条件を生成するステップと、生成した判定条件に従って、新たに撮影された乳児がその疾病を有するか否かを判定するステップとを備える。
【００２８】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、過去の健常児または疾病を有する乳児のデータに基づき、疾病特有の四肢運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００２９】
本発明の乳児運動解析システムは、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する撮影装置と、撮影装置により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢のうちの少なくとも１肢に付されたマーカの動きを特定し、特定したマーカの動きから、乳児の疾病および／または徴候を特定する解析装置とを備える。
【００３０】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、乳児の運動を観察し疾病特有の１または複数の肢の運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【００３１】
本発明の乳児運動解析方法は、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとするステップと、撮影した乳児の動画像から乳児の四肢のうちの少なくとも１肢に付されたマーカの動きを特定するステップと、特定したマーカの動きから、乳児の疾病および／または徴候を特定するステップとを備える。
【００３２】
これにより、乳児を撮影して得られた画像により乳児の状態を観察するため、乳児に計測用の器具を装着することなく、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。また、乳児の運動を観察し疾病特有の１または複数の肢の運動を抽出することで、各種疾病の早期発見を期待できる。これらの効果は、疾病の有無の確認が難しい新生児については、特に顕著である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、乳児に計測用の器具を装着することなく、乳児の状態を観察することができ、ひいては、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる乳児運動解析システムおよび乳児運動解析方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る乳児運動解析システムの構成を示す図である。図１において、解析装置１は、撮影装置２により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定し、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定する装置である。この解析装置１は、例えば各種インタフェースを有するコンピュータとプログラムによって実現される。
【００３６】
また、撮影装置２は、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力する装置である。この撮影装置２には、例えば小型のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラが使用される。また、新生児を撮影する場合には、撮影装置２は、新生児用ベッド１０１に固定されたり、新生児室の天井に固定されたりする。図１では、１台の新生児用ベッド１０１、つまり１人の新生児に対して、１つの撮影装置２が配置される。ただし、複数台の新生児用ベッド１０１に対して１つの撮影装置２を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、通信路３は、撮影装置２と解析装置１との間において、デジタルデータを伝送するための通信路である。例えば、通信路３としては、データ通信の方式に応じた各種通信ケーブルが使用される。
【００３８】
また、データベース４は、撮影装置により撮影された乳児の動画像から特定された乳児の四肢の動きの履歴を示す運動データなどを蓄積する記録媒体である。データベース４としては、例えば、ハードディスクドライブなどといった大規模記録装置が使用される。なお、データベース４は、解析装置１に内蔵されていてもよい。
【００３９】
図２は、実施の形態１における解析装置１の構成を示すブロック図である。図２において、データ入出力手段１１は、通信路３およびデータベース４に接続され、撮影装置２からのデジタルデータを受信したり、データベース４との間で各種データの送受を行うものである。また、特徴画像抽出手段１２は、乳児の画像から乳児の四肢に付されたマーカのマーカ画像あるいは乳児の四肢の特徴画像（例えば、各肢についての形状、ほくろ、あざなど）を１または複数フレームごとに抽出するものである。
【００４０】
また、四肢運動特定手段１３は、特徴画像抽出手段１２により時系列に沿って抽出された複数のマーカ画像または複数の特徴画像の位置に基づき、各肢の運動を特定するものである。また、運動解析手段１４は、四肢運動特定手段１３により特定された四肢運動における腕または脚の左右同期性、左右対称性および／または複数肢間での協調性を抽出するものである。
【００４１】
また、判定手段１５は、運動解析手段１４により抽出された左右同期性、左右対称性および協調性のうちの少なくとも１つについての度合いに基づいて乳児の疾病および／または徴候の有無または可能性を判定するものである。
【００４２】
また、入力手段１６は、医師などの操作者による操作を検知しその操作に応じた信号を生成するものである。記憶手段１７は、データ入出力手段１１により送受されるデータ、特徴画像抽出手段１２による処理結果、四肢運動特定手段１３による処理結果、運動解析手段１４による処理結果などを一時的に記憶するものである。
【００４３】
なお、解析装置１がコンピュータにより実現される場合、コンピュータの周辺機器用インタフェース回路および／またはネットワークインタフェース回路によりデータ入出力手段１１の一部が実現され、コンピュータのＣＰＵにより所定のプログラムを実行することにより、データ入出力手段１１の残りの一部、特徴画像抽出手段１２、四肢運動特定手段１３、運動解析手段１４および判定手段１５が実現され、コンピュータの半導体メモリにより記憶手段１７が実現され、コンピュータに接続されるキーボード、マウスなどといったユーザインタフェースにより入力手段１６が実現される。また、ＣＰＵにより実行されるプログラムは、コンピュータのＲＯＭやハードディスクドライブなどに予め記憶される。
【００４４】
図３は、実施の形態１におけるデータベース４に格納されるデータ構造を示す図である。図３において、新生児データ２１は、各新生児について１つ生成され、新生児用ベッド１０１、撮影装置２または新生児に固有の識別番号、四肢の運動の時系列データ（以下、運動データという）、疾病の有無などの判定に使用した判定条件（あるいはその判定条件の識別番号）、その判定条件による判定結果、およびその新生児を事後的に診察した際の診察結果（以下、医師判定という）を含む。
【００４５】
また、判定条件データ２２は、１つの判定条件につき１つ生成され、固有の識別番号、判定条件式、およびこの判定条件式に対する評価を含む。
【００４６】
次に、上記システムの動作について説明する。
【００４７】
まず、新生児にマーカが付される。マーカとしては、皮膚に塗布された塗料、シール、サポータなどが使用される。マーカを付す部位は、手の指先、掌、手首、肘関節、肩関節、足の指先、足の裏、足首、膝関節、股関節などとされ、複数のマーカが複数の部位にそれぞれ付される。
【００４８】
図４は、マーカを有するサポータを付された新生児の一例を示す図である。図４では、新生児２０１の右手首にサポータ１２１Ｒが付され、新生児２０１の左手首にサポータ１２１Ｌが付され、新生児２０１の右足首にサポータ１２２Ｒが付され、新生児２０１の左足首にサポータ１２２Ｌが付される。これらのサポータ１２１Ｌ，１２１Ｒ，１２２Ｌ，１２２Ｒには、撮影画像内で特徴画像としてその位置を抽出するためのマーク（図４では黒丸）が施される。
【００４９】
このようにして新生児２０１にマーカが付された後、撮影装置２は、マーカを付された新生児を撮影し、その新生児の動画像をデジタルデータとして通信路３を介して解析装置１に供給する。
【００５０】
解析装置１のデータ入出力手段１１は、この動画像データを受信する。この動画像は、毎秒３０枚のフレーム（静止画像）で構成され、この動画像データにおける各フレームの静止画像データが記憶手段１７に記憶される。なお、本実施の形態では、フレームレートは、毎秒３０枚であるが、これ以下であってもよいし、これ以上であってもよい。例えば、フレームレートが高い高速カメラを撮影装置２として使用するようにしてもよい。
【００５１】
次に、解析装置１の特徴画像抽出手段１２は、各フレームの静止画像データから、乳児の四肢に付されたマーカのマーカ画像あるいは乳児の四肢の特徴画像を抽出し、そのフレーム内の位置を特定し、その位置のデータを記憶手段１７に記憶する。例えば、図４に示すマーカが付されている場合、図４に示す黒丸に対応する所定のサイズおよび／または形状の領域が、静止画像から抽出される。
【００５２】
そして、解析装置１の四肢運動特定手段１３は、特徴画像抽出手段１２により時系列に沿って抽出され記憶手段１７に記憶された各マーカについての位置データに基づき、各肢の運動を特定する。すなわち、解析装置１の四肢運動特定手段１３は、一連の位置データに基づき、各マーカの位置、速度、加速度などの運動物理量の履歴を計算する。四肢運動特定手段１３により特定されたこれらの運動物理量の履歴は、運動データとして記憶手段１７に記憶される。この運動データの一部または全部は、データ入出力手段１１により、新生児データ２１の一部としてデータベース４に格納される。図５は、四肢運動の時系列データの一例を示す図である。図５は、画像内での１フレームあたりの移動量を画像のピクセル単位で表している。
【００５３】
なお、運動採取の対象となるマーカの撮影画像内での位置の絶対値に基づいてマーカの運動を計算するようにしてもよいし、運動採取の対象となるマーカとは別に、頭部、胸部、腹部および腰部の少なくとも１つに基準点用マーカを付し、基準点用マーカのマーカ画像の位置からの相対位置に基づいてマーカの運動を計算するようにしてもよい。なお、基準点用マーカは、運動採取の対象となるマーカとは形状、サイズ、模様、色などを異ならせて、運動採取の対象となるマーカから区別可能なようにされる。また、この場合、解析装置１の特徴画像抽出手段１２は、基準点用マーカのマーカ画像を抽出し、四肢運動特定手段１３は、基準点用マーカのマーカ画像の位置からの各肢のマーカ画像の相対位置に基づいて各肢の運動を特定する。
【００５４】
このようにして各マーカの運動が取得されると、解析装置１の運動解析手段１４は、この運動データに基づき、腕または脚の左右同期性、左右対称性および／または複数肢間での協調性を抽出する。すなわち、腕または脚の左右同期性を示す指標の値、左右対称性を示す指標の値、複数肢間での協調性を示す指標の値などが計算される。この指標の値は、記憶手段１７に記憶される。
【００５５】
左右同期性を示す指標としては、
（１）マーカの移動速度および加速度（または減速度）の相関（この場合の相関とは、左右での相関を意味する。以下同様）、
（２）手または足を伸展または屈曲する際のマーカの移動速度および加速度（または減速度）の相関、
（３）マーカの移動ベクトルおよびベクトル変化の相関、
（４）マーカの軌跡の相関、
（５）所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが所定の期間以上停止する位置の相関、
（６）所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが通過する位置の相関、
（７）マーカの移動範囲の相関、
（８）マーカの移動による空間体積の相関、
（９）マーカの移動に基づき特定される各肢の運動量の相関、並びに、
（１０）各マーカのある特定の速度、加速度および／または減速度の際の位置の相関
のうちの少なくとも１つが使用される。左右対称性を示す指標としても、これらの相関のうちの少なくとも１つが使用される。
【００５６】
複数肢間での協調性を示す指標としては、
（１）停止状態から運動を開始する際のマーカの運動開始順番および運動開始加速度、
（２）運動状態から停止する際のマーカの運動停止順番および運動停止減速度、
（３）四肢のうちの左右二肢についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
（４）左腕と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
（５）左脚と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
（６）左腕と右脚についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、
（７）左脚と右腕についての２つのマーカを結ぶ直線の中点の軌跡、該中点の速度、該中点の加速度および該中点の減速度のうちの少なくとも１つ、並びに、
（８）四肢のうちの三肢または四肢についての３つまたは４つのマーカを含む平面または立体の重心の軌跡、該重心の速度、該重心の加速度および該重心の減速度のうちの少なくとも１つ、
のうちの１または複数が使用される。なお、これらの中点および／または重心の位置、速度および加速度は、ベクトルとするようにしてもよい。
【００５７】
このようにして各マーカの運動が解析され、左右同期性を示す１または複数の指標の値、左右対称性を示す１または複数の指標の値、および／または複数肢間での協調性を示す１または複数の指標の値が、記憶手段１７に記憶される。そして、解析装置１の判定手段１５は、運動解析手段１４により抽出された左右同期性、左右対称性および協調性のうちの少なくとも１つについての度合いを示す指標の値に基づいて新生児の疾病および／または徴候の有無または可能性の値を判定する。
【００５８】
その際、判定手段１５は、データ入出力手段１１を介してデータベース４から所定の疾病に関する判定条件データ２２を取得し、左右同期性、左右対称性および／または協調性の指標の値にその判定条件を適用して、その疾病および／または徴候の有無または可能性の値を判定する。疾病および／または徴候の有無を判定する場合には、例えば指標の値と閾値とが比較される。また、疾病および／または徴候の可能性の値を判定する場合には、例えば、指標の値を変数とした所定の関数によりこの可能性の値が計算される。
【００５９】
この判定条件は、過去に、その疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づき、上述の指標の値の範囲として設定される。すなわち、今回の新生児から得られた指標の値が、健常児と判定された乳児の運動データの分布に基づく指標の値の範囲内にあれば、疾病および／または徴候はない（あるいは可能性が低い）と判定され、そうでない場合には、疾病および／または徴候のある（あるいは可能性が高い）と判定される。
【００６０】
この判定手段１５による判定結果は、記憶手段１７に記憶され、さらに、判定条件の識別番号とその判定結果が、データ入出力手段１１により、データベース４における新生児データ２１の一部として記録される。なお、解析装置１にディスプレイを設け、この判定結果、新生児データ２１、判定条件データ２２、運動データの履歴などを表示させるようにしてもよい。
【００６１】
さらに、後日（場合によっては数年後）、医師がその新生児（小児）を診断し、ある疾病に関して発症しているか否かを診察し、その医師または別の操作者が、入力手段１６を操作し、その診察結果（上述の医師判定）を入力する。解析装置１の入力手段１６は、その入力された医師判定のデータを記憶手段１７に記憶する。そして、この医師判定のデータは、データベース４におけるその新生児の新生児データ２１の一部として記録される。
【００６２】
なお、疾病ごとに、運動データ、判定条件、判定結果および医師判定を１つのデータセットとし、ある新生児に関する複数の疾病についてこれらのデータセットを新生児データ２１の一部としてデータベース４に記録するようにしてもよい。
【００６３】
以上のように、上記実施の形態１によれば、撮影装置２が、乳児を撮影し乳児の動画像をデジタルデータとして出力し、解析装置１が、撮影装置２により撮影された乳児の動画像から乳児の四肢の動きを特定し、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病および／または徴候を特定する。
【００６４】
これにより、乳児の状態を観察して各種疾病の早期発見を期待できる。また、乳児に計測用の器具を装着することなく乳児の状態を観察することができ、ひいては、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。すなわち、従来の計測器具を使用する場合、その計測器具からケーブル類が延長することとなり、健常児であっても、周囲から見れば何らかの疾病があるのではないかという不安を感じてしまうが、実施の形態１に係るシステムおよび方法によれば、単に乳児にマーカを付すだけでよく、ケーブル類を設置する必要がなくなり、親の不安を増大させずに、乳児、特に新生児の状態を観察することができる。
【００６５】
ひいては、新生児については、疾病の可能性を発症前に未然に知ることが可能となり、発症前に何らかの処置を行うことで発症の可能性が低減することが期待される。例えば、誕生時に、何らかの原因によって新生児が低酸素あるいは無酸素下に置かれた場合に、脳障害の兆候が早期に発見されることが期待される。
【００６６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る乳児運動解析システムでは、撮影装置２により撮影された乳児の動画像から特定された乳児の四肢の動きの履歴を示す運動データが、データベース４に蓄積され、その後、解析装置１は、データベース４に蓄積された運動データを読み出し、その運動データに基づき、実施の形態１と同様にして、四肢のうちの複数の腕および／または脚の動きの相関性から、乳児の疾病を特定する。
【００６７】
なお、実施の形態２に係る乳児運動解析システムの構成は、実施の形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。ただし、実施の形態２では、撮影装置２から得られた画像データに基づき、解析装置１の特徴画像抽出手段１２および四肢運動特定手段１３により、運動データが計算されると、その運動データは、データベース４へ記録される。その後、解析装置１の運動解析手段１４は、データベース４から運動データを読み出し、解析を行う。
【００６８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る乳児運動解析システムでは、データベース４に蓄積された複数の運動データのうち、ある疾病について健常児と判定された乳児の運動データの分布および／またはその疾病を有すると判定された乳児の運動データの分布に基づき、解析装置１により、判定条件が作成あるいは更新される。
【００６９】
すなわち、解析装置１は、データベース４における新生児データ２１のうち、ある疾病について、医師判定が正常（疾病なし）とされているものを記憶手段１７に読み出し、運動解析手段１４によりその運動データから上述の指標の値を計算し、健常児の指標の値の範囲を特定する。この範囲は、複数の運動データから得られた指標の最大値と最小値により設定される。
【００７０】
あるいは、解析装置１は、ある疾病について、データベース４における新生児データ２１のうち、医師判定が疾病ありとされているものを記憶手段１７に読み出し、運動解析手段１４によりその運動データから上述の指標の値を計算し、疾病を有する乳児の指標の値の範囲を特定する。この範囲は、複数の運動データから得られた指標の最大値と最小値により設定される。
【００７１】
あるいは、上述の健常児の指標の値の範囲および疾病を有する乳児の指標の値の範囲の両方が特定される。
【００７２】
その後、解析装置１の判定手段１５は、上述のようにして得られた指標の値の範囲に基づき作成あるいは更新された判定条件を使用して、判定を行う。例えば、判定手段１５は、健常児についての指標の値の範囲内に、判定対象の乳児についての指標の値が入らない場合には、疾病あり（あるいは疾病の可能性あり）と判定する。
【００７３】
なお、実施の形態３に係る乳児運動解析システムのその他の構成および動作については実施の形態１または２と同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
以上のように、上記実施の形態３によれば、乳児に計測用の器具を装着することなく、乳児の状態を観察しデータ化することができ、ひいては、観察に起因する親の精神的負担を低減することができる。さらに、過去の新生児に関する多数のデータを使用して、疾病の有無に関する判定条件を生成・修正することができ、判定条件を正確にすることができる。ひいては、新生児については、疾病の可能性を発症前に未然に知ることが可能となり、発症前に何らかの処置を行うことで発症の可能性が低減することが期待される。
【００７５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る乳児運動解析システムでは、実施の形態１における解析装置１に、ナースコールなどのための報知手段が設けられ、判定手段１５により、疾病あるいは徴候（痙攣、発作など）が発生したと判定された場合に、報知手段が、アラーム、電話などの通信機器による通知を行う。
【００７６】
なお、実施の形態４に係る乳児運動解析システムのその他の構成および動作については実施の形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
以上のように、上記実施の形態４によれば、このシステムを、新生児の監視システムとして使用することができ、異常発生時には、その旨が報知される。ひいては、看護師による新生児の監視などの労務を軽減することができる。また、本実施の形態４では、リアルタイムで異常が検出されるため、乳児突然死症候群の防止や原因究明に利用することも期待される。
【００７８】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る乳児運動解析システムは、実施の形態２において、複数の病院に解析装置１および撮影装置２を設置し、集計センタに解析装置１およびデータベース４を設置し、複数の病院の解析装置１と集計センタの解析装置１とを電気通信回線により接続可能としたものである。
【００７９】
実施の形態５では、複数の病院における解析装置１は、運動データをそれぞれ計算した後、その運動データを、電気通信回線を介して所定の集計センタの解析装置１へ送信する。集計センタの解析装置１は、その運動データをデータベース４に記録し、その運動データの解析を行う。また、後日、各病院の解析装置１に医師判定が入力されると、その医師判定のデータも、集計センタの解析装置１へ転送され、データベース４に併せて記録される。なお、実施の形態５では、判定条件データ２２は、複数の病院における解析装置１に、同一のものを予め格納しておくようにし、その判定条件データ２２を使用してもよいし、複数の病院における解析装置１が、集計センタのデータベース４に格納されている判定条件データ２２を、電気通信回線を介して取得するようにしてもよい。
【００８０】
なお、実施の形態５に係る乳児運動解析システムのその他の構成および動作については実施の形態２の場合と同様であるので、その説明を省略する。なお、この実施の形態５に係る乳児運動解析システムに、実施の形態３における判定条件の生成・修正機能を追加するようにしてもよい。
【００８１】
以上のように、上記実施の形態５によれば、複数の病院から多数の新生児の運動データを取得することができる。ひいては、判定条件の生成・修正に対して多数のデータを使用することができるため、短期間でより正確な判定条件を得ることができる。
【００８２】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００８３】
例えば、各実施の形態において、乳児の四肢に付されたマーカに、紫外光を受けると発光する物質または蛍光物質が塗布したり含めたりするようにしてもよい。なお、紫外光を受けると発光する物質を使用した場合には、ブラックライトなどの弱い紫外光を発する照射装置を撮影装置２とともに設ける。このようにすることで、夜間であっても、撮影画像内のマーカを識別することができ、夜間も継続的に、データ採取や監視を行うことができる。
【００８４】
また、上述の各実施の形態においては、新生児について主に説明したが、生後数ヶ月〜１年程度の乳児にも同様に適用可能である。その場合には、病室、家庭などに撮影装置２を設置して、病院などの解析装置１により画像データを取得するようにすればよい。
【００８５】
また、上述の各実施の形態においては、全フレームを使用しているが、所定のフレーム数に１回だけマーカの位置を抽出するようにしてもよい。
【００８６】
また、上述の各実施の形態において、安静時、興奮時、空腹時、および睡眠時に分類して、運動データの記録および解析を行うようにしてもよい。その場合、解析装置１の入力手段１６に対して、安静時、興奮時、空腹時、および睡眠時を指定する操作を行うようにする。そして、その操作があると、解析装置１は、その分類に応じて、運動データを分類して、新生児データ２１の一部としてデータベース４に記録する。
【００８７】
また、上述の各実施の形態において、発症した乳児の徴候を長期間観察し、徴候の良化・悪化を、指標の値の推移として定量的に記録するようにしてもよい。これにより、自然治癒や薬効についても定量的に記録することができ、治療に役立てることができる。
【００８８】
また、上述の各実施の形態においては、マーカ画像に基づいて四肢の動きを特定し、その四肢の動きに基づき各種判定を行っているが、４以下の１または複数のマーカ画像の動き、あるいは４以下の１または複数の肢の動きをマーカ画像から特定し、その情報に基づいて各種判定を行うようにしてもよい。例えば、各マーカの運動に基づき運動解析が行われるようにしてもよい。その場合、１つのマーカについて、指標として、
（１）マーカの移動速度および加速度（または減速度）、
（２）手または足を伸展または屈曲する際のマーカの移動速度および加速度（または減速度）、
（３）マーカの移動ベクトルおよびベクトル変化、
（４）マーカの軌跡、
（５）所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが所定の期間以上停止する位置、
（６）所定の頻度以下または所定の頻度以上でマーカが通過する位置、
（７）マーカの移動範囲、
（８）マーカの移動による空間体積、
（９）マーカの移動に基づき特定される各肢の運動量、並びに、
（１０）各マーカのある特定の速度、加速度および／または減速度の際の位置
のうちの少なくとも１つが使用される。そして、１または複数の指標の値が、過去の健常児または疾病を有する乳児の同様のデータから抽出された判定条件を満足するか否かに基づいて、疾病の有無および／または可能性などが判定される。
【００８９】
また、上述の各実施の形態において、リアルタイムで新生児を撮影し直ちに（あるいは所定の時間内に）新生児の画像を解析・判定をする（すなわち、リアルタイム解析を行う）ようにしてもよい。これにより、より早期に疾病の徴候などを発見することができ、治療を早期に開始することができる。
【００９０】
また、上述の実施の形態５において、各病院の解析装置１から集計センタの解析装置１へ運動データを伝送しているが、その代わりに、各病院の撮影装置２から集計センタの解析装置１へ動画像データを伝送し、集計センタの解析装置１によりその動画像データから運動データを抽出するようにしてもよい。
【００９１】
また、上述の各実施の形態において、データベース４には、運動データの代わりに、動画像データをそのまま蓄積し、解析時に、解析装置１により、その動画像データから運動データを抽出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、例えば、新生児の疾病の早期発見に適用可能である。また、本発明は、例えば、ナースコールシステムに適用可能である。さらに、本発明は、例えば、病態の把握に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る乳児運動解析システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における解析装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１におけるデータベースに格納されるデータ構造を示す図である。
【図４】図４は、マーカを有するサポータを付された新生児の一例を示す図である。
【図５】図５は、四肢運動の時系列データの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  解析装置
２  撮影装置
４  データベース
１２  特徴画像抽出手段
１３  四肢運動特定手段
１４  運動解析手段
１５  判定手段
２０１  新生児（乳児）  
【図１】
2005131150.tif 000003
【図２】
2005131150.tif 000004
【図３】
2005131150.tif 000005
【図４】
2005131150.tif 000006
【図５】
2005131150.tif 000007