(57)【要約】  運動機能評価装置は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する。運動機能評価装置は、被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、通信部により取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、
前記被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、
前記通信部により取得された前記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備える、運動機能評価装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記立位足踏み運動時における前記被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成され、
前記指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標である、請求項１に記載の運動機能評価装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記前後加速度、前記左右加速度および前記上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、
前記周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいて、前記所定時間における歩数を示す指標を算出する、請求項２に記載の運動機能評価装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記所定時間における前記前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいて、前後方向の重心移動を示す指標を算出する、請求項２または請求項３に記載の運動機能評価装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定時間における前記左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいて、左右方向の重心移動を示す指標を算出する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記所定時間における前記上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいて、上下方向の重心移動を示す指標を算出する、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記所定時間における前記前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、
連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、前記前後安定性を示す指標を算出する、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記所定時間における前記左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、
連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、前記左右安定性を示す指標を算出する、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
【請求項９】
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、
前記被験者の体幹正中に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、
前記通信部により取得された前記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備え、
前記制御部は、前記立位足踏み運動時における前記被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成され、前記指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標であり、
前記制御部は、以下の
（ａ）前記前後加速度、前記左右加速度および前記上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、前記周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいて、前記所定時間における歩数を示す指標の算出、
（ｂ）前記所定時間における前記前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいた、前後方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｃ）前記所定時間における前記左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいた、左右方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｄ）前記所定時間における前記上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいた、上下方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｅ）前記所定時間における前記前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、前記前後安定性を示す指標の算出、
（ｆ）前記所定時間における前記左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、前記左右安定性を示す指標の算出、
のうちの少なくとも１つを実行する、運動機能評価装置。
【請求項１０】
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価システムであって、
前記被験者に装着された加速度センサと、
前記加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データに基づいて、前記立位足踏み運動を数値化するように構成された運動機能評価装置とを備える、運動機能評価システム。
【請求項１１】
前記運動機能評価装置は、汎用のネットワークと通信可能に接続された通信端末に内蔵される、請求項１０に記載の運動機能評価システム。
【請求項１２】
コンピュータに、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムであって、
前記被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、
取得された前記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを前記コンピュータに実行させる、運動機能評価プログラム。
【請求項１３】
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、
前記被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、
取得された前記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを備える、運動機能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、運動機能評価装置、運動機能評価システム、運動機能評価プログラムおよび運動機能評価方法に関する。本出願は、２０１８年３月１３日に出願した日本特許出願である特願２０１８−０４５３９６号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−２２９２６６号公報（特許文献１）は、被験者の歩行運動を、被験者の腰部に装着された３次元加速度センサにより測定し、その測定データを解析することで被験者の運動能力を評価する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２９２６６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る運動機能評価装置は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、通信部により取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備える。
【０００５】
本開示の一態様に係る運動機能評価システムは、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価システムであって、被験者に装着された加速度センサと、加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された運動機能評価装置とを備える。
【０００６】
本開示の一態様に係る運動機能評価プログラムは、コンピュータに、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムであって、被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとをコンピュータに実行させる。
【０００７】
本開示の一態様に係る運動機能評価方法は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、被験者に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る運動機能評価システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る運動機能評価システムのハードウェア構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る加速度センサの機能的構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る運動機能評価装置の機能的構成を概略的に示す図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る運動機能評価システムにより実行される運動機能評価を説明するためのフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、図５のステップＳ１５に示す処理を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５のステップＳ１５に示す処理を説明するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図５のステップＳ１５に示す処理を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図５のステップＳ１５に示す処理を説明するための図である。
【図８】図８は、図５のステップＳ１５に示す処理を説明するための図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る運動機能評価システムの第１の変更例の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る運動機能評価システムの第２の変更例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本開示が解決しようとする課題]
本開示の一態様の目的は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を定量的に評価することができる運動機能評価装置、運動機能評価方法および運動機能評価プログラム、ならびに、このような運動機能評価装置を備えた運動機能評価システムを提供することである。
[本開示の効果]
本開示によれば、簡便な構成で、立位足踏み運動時における被験者の運動能力を定量的に評価することができる。
【００１０】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１１】
（１）本開示の一態様に係る運動機能評価装置２（図１および図４参照）は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、被験者に装着された加速度センサ１により測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部４０と、通信部４０により取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部６４とを備える。
【００１２】
上記（１）に記載の運動機能評価装置２によれば、立位足踏み運動を数値化することで、被験者の運動能力（下肢の平衡性）を定量的に測定することができる。これによれば、被験者の歩行動作を必要としないため、簡便な構成で、被験者の運動機能を定量的に評価することができる。なお、好ましくは、加速度センサ１は被験者の体幹正中に装着される。最も代表的には、加速度センサ１は被験者の体幹正中であって腰部に装着される。
【００１３】
（２）上記（１）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、立位足踏み運動時における被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成される。指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標である。
【００１４】
このようにすると、立位足踏み運動時における被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。したがって、被験者の転倒リスクを簡便かつ精度良く判定することが可能となる。
【００１５】
（３）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、前後加速度、左右加速度および上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいて、所定時間における歩数を示す指標を算出する。
【００１６】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００１７】
（４）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、所定時間における前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいて、前後方向の重心移動を示す指標を算出する。
【００１８】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００１９】
（５）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、所定時間における左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいて、左右方向の重心移動を示す指標を算出する。
【００２０】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００２１】
（６）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、所定時間における上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいて、上下方向の重心移動を示す指標を算出する。
【００２２】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００２３】
（７）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、所定時間における前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、前後安定性を示す指標を算出する。
【００２４】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００２５】
（８）上記（２）に記載の運動機能評価装置２において好ましくは、制御部６４は、所定時間における左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、左右安定性を示す指標を算出する。
【００２６】
このようにすると、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データから、被験者の下肢の平衡性を定量的に評価することができる。
【００２７】
（９）本発明の一態様に係る運動機能評価装置２は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、被験者の体幹正中に装着された加速度センサ１により測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部４０と、通信部４０により取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部６４とを備える。制御部６４は、立位足踏み運動時における被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成される。指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標である。制御部６４は、以下の
（ａ）前後加速度、左右加速度および上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいた、所定時間における歩数を示す指標の算出、
（ｂ）所定時間における前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいた、前後方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｃ）所定時間における左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいた、左右方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｄ）所定時間における上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいた、上下方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｅ）所定時間における前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、前後安定性を示す指標の算出、
（ｆ）所定時間における左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、左右安定性を示す指標の算出、
のうちの少なくとも１つを実行する。
【００２８】
上記（９）に係る運動機能評価装置２によれば、立位足踏み運動を数値化することで、被験者の運動能力（下肢の平衡性）を定量的に測定することができる。これによれば、被験者の歩行動作を必要としないため、簡便な構成で、被験者の運動機能を定量的に評価することができる。
【００２９】
（１０）本開示の一態様に係る運動機能評価システム１００（図１参照）は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価システムであって、被験者に装着された加速度センサ１と、加速度センサ１により測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された運動機能評価装置２とを備える。
【００３０】
上記（１０）に係る運動機能評価システム１００によれば、立位足踏み運動を数値化することで、被験者の運動能力（下肢の平衡性）を定量的に測定することができる。これによれば、被験者の歩行動作を必要としないため、簡便な構成で、被験者の運動機能を定量的に評価することができる。
【００３１】
（１１）上記（１０）に記載の運動機能評価システム１００において好ましくは、運動機能評価装置２は、被験者の住宅内に設置され、汎用のネットワークと通信可能に接続された通信端末８０に内蔵される（図１０参照）。
【００３２】
このようにすると、家庭に普及しているテレビを通信インターフェースとして、各市区町村に拠点を持つケーブルテレビ網等の汎用のネットワークを経由して、ユーザと医療施設、介護施設または研究機関等の各種機関とを繋ぐことができる。これによると、ユーザは、在宅で立位足踏み運動を行ない、かつ、在宅で各種機関による診断を受けることができる。特に、テレビは高齢者も日常的に視聴するメディアであり、テレビ用のリモコンを操作することで、簡易に運動機能の評価することができ、かつ、運動機能の評価結果に基づいた診断を在宅で受けることができる。
【００３３】
（１２）本開示の一態様に係る運動機能評価プログラムは、コンピュータに、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムであって、被験者に装着された加速度センサ１により測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとをコンピュータに実行させる。
【００３４】
上記（１２）に係る運動機能評価プログラムによれば、立位足踏み運動を数値化することで、被験者の運動能力（下肢の平衡性）を定量的に測定することができる。これによれば、被験者の歩行動作を必要としないため、簡便な構成で、被験者の運動機能を定量的に評価することができる。
【００３５】
（１３）本開示の一態様に係る運動機能評価方法は、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、被験者に装着された加速度センサ１により測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、取得された測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを備える。
【００３６】
上記（１３）に係る運動機能評価方法によれば、立位足踏み運動を数値化することで、被験者の運動能力（下肢の平衡性）を定量的に測定することができる。これによれば、被験者の歩行動作を必要としないため、簡便な構成で、被験者の運動機能を定量的に評価することができる。
【００３７】
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰返さない。
【００３８】
（運動機能評価システムの構成）
図１は、実施の形態に係る運動機能評価システム１００の構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る運動機能評価システム１００は、被験者Ｍの運動機能を評価するためのシステムである。本願明細書において、被験者Ｍの「運動機能」とは、被験者Ｍの歩行時の運動能力であって、下肢の平衡性や俊敏性を含む。
【００３９】
図１に示すように、運動機能評価システム１００は、加速度センサ１と、運動機能評価装置２とを備える。加速度センサ１および運動機能評価装置２は、互いに無線通信する。具体的には、加速度センサ１は、運動機能評価装置２と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格等の近距離無線通信の規格に従って接続され、運動機能評価装置２との間でデータを送受信する。
【００４０】
加速度センサ１は、携行可能な小型の筐体を有しており、被験者Ｍに装着される。好ましくは、加速度センサ１は被験者Ｍの体幹正中に装着される。体幹正中とは、胴体としての体幹であって、体の左右の中心をいう。図１の例では、被験者Ｍの腰部に装着される。好ましくは、加速度センサ１は、被験者Ｍの体重心がある、正中線上の第３腰椎付近に装着される。例えば、加速度センサ１の筐体にはクリップ（図示せず）が設けられており、被験者Ｍが着用するベルトの腰背部中央付近に当該クリップを挟むことによって、加速度センサ１が装着される。
【００４１】
加速度センサ１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサ等の３軸加速度センサである。加速度センサ１は、被験者Ｍの移動中における左右方向、上下方向および前後方向の加速度を測定する。以下の説明では、左右方向の加速度を「左右加速度」と称し、上下方向の加速度を「上下加速度」と称し、前後方向の加速度を「前後加速度」とも称する。また、被験者Ｍにとって左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸、前後方向をＺ軸とする。
【００４２】
加速度センサ１は、測定した３軸の加速度を測定データとして運動機能評価装置２へ出力する。なお、加速度センサ１は、被験者Ｍの運動中における３軸の加速度の変化を測定可能な装置であれば、どのような装置であってもよい。運動中における３軸の加速度の変化を正確に測定するため、被験者Ｍは裸足または靴を履いた状態で移動することが好ましい。
【００４３】
運動機能評価装置２は、無線通信機能を有する電子機器であって、専用に構成された装置の他、例えば、パソコン、タブレット端末、スマートフォンなどを適用することができる。運動機能評価装置２は、加速度センサ１が出力する測定データにより、被験者Ｍの移動中における前後加速度、左右加速度および上下加速度を取得する。運動機能評価装置２は、取得された前後加速度、左右加速度および上下加速度の時間的変化に基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。
【００４４】
（運動機能評価システムのハードウェア構成）
図２は、実施の形態に係る運動機能評価システム１００のハードウェア構成を概略的に示す図である。
【００４５】
図２に示すように、加速度センサ１は、センサ部１０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２と、記憶部１４と、通信部１６と、回路基板１８と、電源２０とを含む。
【００４６】
センサ部１０は、３軸加速度センサであり、被験者Ｍの腰部に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度を測定する。センサ部１０は、測定した加速度を示す電気信号をＣＰＵ１２へ出力する。
【００４７】
ＣＰＵ１２は、予め記憶されているプログラムを読み込んで、プログラムに含まれる命令を実行することにより、加速度センサ１の動作を制御する。ＣＰＵ１２は、センサ部１０から出力された電気信号を処理することにより、センサ部１０によって測定された加速度から測定データを生成する。
【００４８】
記憶部１４は、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成され、加速度センサ１の各種機能を設定するための設定データ、および測定データなどを記憶する。
【００４９】
通信部１６は、加速度センサ１が運動機能評価装置２と無線通信するため、図示しないアンテナ等を介して信号を送受信するための変復調処理などを行なう。具体的には、通信部１６は、チューナ、受信強度算出回路、巡回冗長検査回路、高周波回路などを含む通信モジュールである。通信部１６は、加速度センサ１が送受信する無線信号の変復調および周波数変換を行ない、受信信号をＣＰＵ１２へ与える。
【００５０】
回路基板１８は、加速度センサ１の筐体内部に収容されており、センサ部１０、ＣＰＵ１２、記憶部１４および通信部１６の各々を構成する回路部品を搭載する。
【００５１】
電源２０は、リチウムイオン電池等を含む蓄電装置である。ユーザ等により図示しない電源スイッチがオンされると、回路基板１８上に搭載される複数の回路部品に対する電力供給を開始する。
【００５２】
運動機能評価装置２は、通信部４０と、ＣＰＵ４２と、回路基板４４と、電源４６と、表示部４８と、操作受付部５０とを含む。
【００５３】
通信部４０は、運動機能評価装置２が加速度センサ１を含む他の無線機器と通信するため、アンテナ等を介して信号を送受信するための変復調処理などを行なう。通信部４０は、チューナ、受信強度算出回路、巡回冗長検査回路、高周波回路などを含む通信モジュールである。通信部４０は、運動機能評価装置２が送受信する無線信号の変復調および周波数変換を行ない、受信信号をＣＰＵ４２へ与える。
【００５４】
ＣＰＵ４２は、記憶装置６８（図４参照）に記憶されているプログラムを読み込んで、該プログラムに含まれる命令を実行することにより、運動機能評価装置２の動作を制御する。プログラムは運動機能評価プログラムを含む。ＣＰＵ４２は、運動機能評価プログラムを実行することにより、通信部４０から送信される測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。ＣＰＵ４２は、さらに、運動機能の評価結果に基づいて、被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別することができる。ＣＰＵ４２の詳細については後述する。
【００５５】
操作受付部５０は、ユーザの入力操作を受け付ける。操作受付部５０は、ユーザの操作に応じて、操作内容を示す信号をＣＰＵ４２へ出力する。操作受付部５０は、表示部４８上に設けられたタッチパネルであってもよいし、キーボード等その他の物理操作キーであってもよい。
【００５６】
表示部４８は、ＣＰＵ４２の制御に応じて、画像、テキスト、音声など五感に作用するデータを表示する。表示部４８は、たとえばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイによって構成される。ＣＰＵ４２は、運動機能評価プログラムの実行により、通信部４０から送信される測定データ、運動機能の評価結果を示すデータ、および、運動アドバイスを示すデータを表示部４８に表示させることができる。また、ＣＰＵ４２は、これらのデータを内部の記憶装置６８に蓄積することができる。
【００５７】
（加速度センサ１の機能的構成）
図３は、実施の形態に係る加速度センサ１の機能的構成を概略的に示す図である。図３に示すように、加速度センサ１は、記憶部２２および信号処理回路２４を含む。記憶部２２は、ＲＡＭ等の記憶装置から構成されており、プログラムおよび測定データ等を記憶する。
【００５８】
信号処理回路２４は、加速度センサ１の各部を制御する。信号処理回路２４は、記憶部２２に記憶されているプログラムに従って動作し、後述する運動機能評価を含む種々の動作を実行する。
【００５９】
具体的には、信号処理回路２４は、ノイズ除去用のフィルタおよびＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータを含み、センサ部１０から出力された電気信号からノイズを除去することにより、図５に示すような加速度を示す加速度信号を生成する。また、信号処理回路２４は、生成した加速度信号を所定周期でサンプリングすることにより、測定データを生成する。
【００６０】
信号処理回路２４におけるサンプリング周期は、１ｍｓ以上２００ｍｓ以下とすることが好ましい。サンプリング周期が１ｍｓより短くなると、信号処理回路２４における演算の負荷が増大するとともに、測定データを記憶するために大容量の記憶部２２が必要になるためである。また、サンプリング周期が２００ｍｓより長くなると、移動に伴う被験者の体重心の位置の変化を正確に捉えることが難しくなるためである。より好ましくは、信号処理回路２４におけるサンプリング周期は５ｍｓ程度である。信号処理回路２４は、生成した測定データを通信部１６に出力する。サンプリング周期の下限は２ｍｓ以上であることが好ましく、５ｍｓ以上であることがより好ましい。サンプリング周期の上限は１００ｍｓ以下であることが好ましく、５０ｍｓ以下であることがより好ましく、２０ｍｓ以下であることがさらに好ましい。
【００６１】
通信部１６は、無線信号受信部２６と、無線信号送信部２８と、ファイル出力部３０とを含む。無線信号受信部２６は、運動機能評価装置２から操作指示を受信し、受信した操作指示を信号処理回路２４に与える。操作指示には、信号処理回路２４により生成された測定データの保存先を指定するための指示が含まれている。
【００６２】
無線信号送信部２８は、信号処理回路２４により生成された測定データを運動機能評価装置２へ送信する。運動機能評価装置２は、無線信号送信部２８から送信されてきた測定データを受信すると、測定データを装置内部の記憶装置６８（図４参照）に記憶させる。
【００６３】
信号処理回路２４は、また、生成した測定データを記憶部１４に格納する。信号処理回路２４は、運動機能評価装置２からの操作指示に応じて（あるいは、予め定められた設定に基づいて）、加速度センサ１内部の記憶部１４および加速度センサ１外部の記憶装置（運動機能評価装置２内部の記憶装置６８）のいずれか一方を選択して、測定データを保存するように構成されている。
【００６４】
このようにすると、加速度センサ１を用いて運動機能評価を行なう場合、信号処理回路２４は、センサ部１０による測定データを、無線信号送信部２８を介してリアルタイムで運動機能評価装置２へ送信することができる。したがって、運動機能評価装置２は、受信した測定データに基づいて、リアルタイムで被験者Ｍの運動機能を評価することができる。
【００６５】
あるいは、信号処理回路２４は、測定データを記憶部１４に蓄積しておくことができる。ファイル出力部３０は、記憶部１４に蓄積されている測定データを外部の記憶媒体３に送信することができる。外部の記憶媒体３は、例えば、ＵＳＢメモリおよびメモリースティック（登録商標）などを用いることができる。
【００６６】
これによると、加速度センサ１と運動機能評価装置２とが無線通信することが難しい状況であっても、加速度センサ１が測定データを記憶部１４に蓄えておくことで、後日、記憶部１４に蓄えられた測定データを、記憶媒体３を経由して読み出すことにより、被験者Ｍの運動機能を評価することができる。なお、加速度センサ１は、記憶媒体３を経由することに代えて、ＵＳＢ等の有線のデータ伝送手段を経由して測定データを読み出せるように構成されていてもよい。
【００６７】
（運動機能評価装置２の機能的構成）
図４は、実施の形態に係る運動機能評価装置２の機能的構成を概略的に示す図である。
【００６８】
図４に示すように、運動機能評価装置２において、通信部４０は、無線信号受信部６０および無線信号送信部６２を含む。無線信号受信部６０は、加速度センサ１から測定データを受信すると、受信した測定データをＣＰＵ４２に送信する。
【００６９】
ＣＰＵ４２は、制御部６４および記憶装置６８を含む。記憶装置６８は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭを含む。ＲＯＭは、運動機能評価装置２を制御するためのプログラムを記憶する。該プログラムは、運動機能評価プログラムを含む。ＲＡＭは、運動機能評価装置２の各種機能を設定するためのデータ、測定データ、運動機能の評価結果を示すデータ、および、運動アドバイスを示すデータなどを記憶する。
【００７０】
制御部６４は、プロセッサから構成される。制御部６４は、記憶装置６８に記憶されるプログラムに従って動作することにより、運動機能評価装置２の動作を制御する。制御部６４は、運動機能評価プログラムに従って動作することにより、評価部７０および判別部７２としての機能を発揮する。
【００７１】
評価部７０は、無線信号受信部６０により取得された測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。または、評価部７０は、記憶媒体３から読み出した測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を評価する。
【００７２】
評価部７０は、測定データに基づいて、被験者Ｍの運動機能を示す指標を算出する。評価部７０は、算出した指標を、例えば理想値を１０点（満点）としてスコア化する。このようにして、指標をスコア化することによって被験者Ｍの運動機能を定量的に評価する。これにより、ユーザは、運動機能がどの程度劣っているのかを定量的に把握することができる。
【００７３】
判別部７２は、評価部７０からの評価結果を取得するとともに、操作受付部５０から、ユーザによって入力された外部データを受け付ける。外部データには、被験者Ｍを識別する情報である被験者識別情報、およびデータ閾値リストが含まれる。被験者識別情報は、被験者Ｍの氏名、性別、年齢、身長、体重などの情報を含む。データ閾値リストは、運動アドバイスを判別する際に用いられる閾値のデータである。判別部７２は、データ閾値リストを参照することにより、被験者Ｍの運動能力の評価結果に基づいて、被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別する。
【００７４】
制御部６４は、測定データ、評価部７０による評価結果、および判別部７２による運動アドバイスを示すデータを表示部４８に表示させる。また制御部６４は、これらのデータを記憶装置６８に記憶する。
【００７５】
（運動機能評価システムの動作）
次に、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００の動作について説明する。
【００７６】
本実施の形態では、被験者Ｍの運動機能の評価の一例として、被験者Ｍに所定時間、立位足踏み運動を行なわせて、被験者Ｍの運動能力（下肢の平衡性）を測定するものとする。ここで、立位足踏み運動とは、立位の姿勢で単脚支持（片足立ち）を左右交互に繰り返す周期性のある運動である。所定時間は、例えば１０秒間に設定されている。
【００７７】
立位足踏み運動時の被験者Ｍの下肢の平衡性を測定することで、被験者Ｍの下肢筋力、バランス能力および体重運動能力といった運動機能を評価することができる。また、被験者Ｍの歩行動作を必要としないため、診察室または被験者の住宅等の被験者の居室内などの狭いスペースで、被験者Ｍの運動機能を評価することができる。
【００７８】
本実施の形態に係る運動機能評価装置２は、立位足踏み運動時に加速度センサ１により測定されたデータを解析することにより、被験者Ｍの立位足踏み運動を数値化するように構成される。本実施の形態において、立位足踏み運動の数値化とは、立位足踏み運動時における被験者Ｍの運動能力（下肢の平衡性）を定量的に表す指標を算出することである。
【００７９】
下肢の平衡性や俊敏性を示す指標には、立位足踏み運動の「歩数」、「重心移動」、「前後安定性」および「左右安定性」の少なくとも１つを示す指標が含まれる。本願明細書において、「歩数」とは、所定時間内に単脚支持が繰り返された回数、すなわち所定時間内の足踏みの回数をいう。「重心移動」とは、単脚支持における支持脚を替えることに伴う体重心の移動をいう。「前後安定性」とは、体重心の前後方向の安定性をいう。「左右安定性」とは、体重心の左右方向の安定性をいう。立位足踏み運動を数値化することで、被験者Ｍの下肢の平衡性を定量的に測定することができるため、被験者Ｍの運動機能を定量的に評価することが可能となる。
【００８０】
運動機能評価システム１００によって運動機能を評価する場合、最初に、被験者Ｍの体幹正中に加速度センサ１を装着した状態で加速度センサ１および運動機能評価装置２の各々の電源スイッチをオンすることにより、加速度センサ１および運動機能評価装置２を起動する。
【００８１】
運動機能評価装置２は、操作受付部５０によって評価開始の指示を示す入力操作を受け付けると、通信部４０を介して、加速度センサ１へ測定開始を指示する。加速度センサ１は、被験者Ｍが静止した状態であるときのセンサ部１０の測定値を、前後加速度、左右加速度および上下加速度の零点に補正する。これにより、被験者Ｍの立位足踏み運動時に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度を精度良く測定することができる。
【００８２】
被験者Ｍは、裸足もしくは靴を履いた状態で、所定時間（例えば、１０秒間）、立位の姿勢で足踏み運動を行なう。加速度センサ１は、被験者Ｍの立位足踏み運動中における前後加速度、左右加速度および上下加速度を測定し、測定データを通信部１６を介して運動機能評価装置２へ出力する。運動機能評価装置２は、加速度センサ１が出力する信号により測定データを取得する。
【００８３】
図５は、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００により実行される運動機能評価を説明するためのフローチャートである。運動機能評価装置２は、運動機能評価プログラムを実行することにより、加速度センサ１と無線通信して図５に示す処理を実行する。図５に示すフローチャートの処理は、例えば一定の周期で実行される。
【００８４】
図２〜図５を参照して、加速度センサ１においては、ステップＳ０１により、被験者Ｍの体幹正中に装着された状態で電源２０が投入されて加速度センサ１が起動すると、ステップＳ０２において、信号処理回路２４は、センサ部１０の出力信号に基づいて、被験者Ｍが静止状態であるか否かを判定する。具体的には、前後加速度、左右加速度および上下加速度の各々に有意な変化が見られない場合（例えば、各加速度の変動幅が閾値未満である場合）、信号処理回路２４は、被験者Ｍが静止状態であると判定する。
【００８５】
被験者Ｍが静止状態であると判定されると（Ｓ０２のＹＥＳ判定時）、信号処理回路２４は、ステップＳ０３に進み、被験者Ｍが静止状態であるときのセンサ部１０の測定値を、左右加速度、上下加速度および前後加速度の零点に補正する。零点補正が完了すると、ステップＳ０４にて、センサ部１０は、被験者Ｍの腰部に生じる前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定を開始する。信号処理回路２４は、センサ部１０が出力する加速度信号を測定データに変換する。一方、被験者Ｍが静止状態でない場合（Ｓ０２のＮＯ判定時）、すなわち被験者Ｍが移動している場合、処理は終了する。
【００８６】
ステップＳ０５において、信号処理回路２４は、センサ部１０の出力信号に基づいて、被験者Ｍが足踏み運動を開始したか否かを判定する。前後加速度、左右加速度および上下加速度の少なくとも１つに変化が見られる場合（例えば、少なくとも１つの加速度の変動幅が閾値より大きい場合）、信号処理回路２４は、被験者Ｍが足踏み運動を開始したと判定する。
【００８７】
被験者Ｍが足踏み運動を開始すると（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、ステップＳ０６において、センサ部１０は、運動中の被験者Ｍの体幹正中に生じる上下加速度、左右加速度および前後加速度を測定する。信号処理回路２４は、センサ部１０が出力する加速度信号を測定データに変換する。一方、被験者Ｍが足踏み運動を開始していない場合（Ｓ０５のＮＯ判定時）、処理は終了する。
【００８８】
信号処理回路２４は、ステップＳ０７において、測定データの保存先として、運動機能評価装置２の記憶装置６８および加速度センサ１の記憶部１４のいずれが指定されているかを判定する。測定データの保存先が記憶装置６８である場合、信号処理回路２４は、ステップＳ０８に進み、通信部１６（無線信号送信部２８）を介して、測定データを運動機能評価装置２へ送信する。
【００８９】
一方、測定データの保存先が記憶部１４である場合、信号処理回路２４は、ステップＳ０９に進み、測定データを記憶部１４に記憶する。
【００９０】
運動機能評価装置２においては、ステップＳ１１において電源４６が投入されて起動すると、ステップＳ１２において、制御部６４は、操作受付部５０によって測定開始の指示を示す入力操作を受け付けたか否かを判定する。測定開始の指示を示す入力操作を受け付けると（Ｓ１２のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１３に進み、通信部４０は、加速度センサ１の測定データを受信する。受信された測定データは制御部６４に送られる。
【００９１】
ステップＳ１４において、通信部４０は、さらに、外部データを受信する。外部データには、被験者Ｍを識別する情報である被験者識別情報、およびデータ閾値リストが含まれる。被験者識別情報は、被験者Ｍの氏名、性別、年齢、身長、体重などの情報を含む。データ閾値リストは、運動機能の評価結果に応じて被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別するときに用いられる。
【００９２】
ステップＳ１５において、制御部６４は、加速度センサ１から送信される測定データに基づいて、被験者Ｍの立位足踏み運動を数値化する。具体的には、制御部６４は、立位足踏み運動時に測定された加速度の時間波形に基づいて、立位足踏み運動時における被験者Ｍの運動能力（下肢の平衡性）を定量的に表す指標を算出する。
【００９３】
ステップＳ１６において、制御部６４は、運動能力の評価結果を表示部４８に表示する。ステップＳ１７において、制御部６４は、データ閾値リストを参照することにより、評価結果に基づいて、被験者Ｍに応じた運動アドバイスを判別する。データ閾値リストには、指標ごとに、年齢別、性別などで分類された複数の閾値が登録されている。制御部６４は、データ閾値リストを参照して、被験者識別情報を基に、被験者Ｍにとって適当な閾値を設定する。
【００９４】
続いて、制御部６４は、ステップＳ１５にて算出した指標のスコアと、設定した閾値とを比較することにより、被験者Ｍの運動能力が低下しているか否かを判定する。制御部６４は、さらに、指標と閾値との差に基づいて運動能力の低下の程度を判定する。そして、制御部６４は、運動能力の低下の程度に応じて、被験者Ｍの運動能力を改善するための運動アドバイスを判別する。
【００９５】
ステップＳ１８において、制御部６４は、判別した運動アドバイスを表示部４８に表示する。なお、ステップＳ１５における評価結果、およびステップＳ１７における運動アドバイスは、表示部４８を通じてユーザに報知されるとともに、被験者Ｍの測定データと関連付けて、運動機能評価装置２の記憶装置６８に記憶される。
【００９６】
（立位足踏み運動の数値化）
次に、図５のステップＳ１５に示す立位足踏み運動を数値化する処理について詳しく説明する。
【００９７】
本実施の形態では、運動機能評価装置２は、加速度センサ１の測定データに基づいて、立位足踏み運動時の被験者Ｍの下肢の平衡性を定量的に表す指標として、立位足踏み運動の歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性を算出する。
【００９８】
以下、歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性の各々を示す指標を算出する方法について説明する。
【００９９】
（１）歩数
図６Ａは、被験者Ｍの立位足踏み運動時に測定された前後加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、所定時間（例えば、１０秒間）における前後加速度の時間波形に基づいて、当該所定時間における歩数を示す指標を算出する。
【０１００】
具体的には、制御部６４は、前後加速度の時間波形に対してフーリエ変換を行ない、周波数スペクトルを生成する。図６Ｂは、図６Ａに示す前後加速度の時間波形の周波数スペクトルである。周波数スペクトルは、周波数と周波数成分における強度との関係が、周波数に従って順に配列されたデータ配列によって示される。周波数スペクトルは、横軸を周波数とし、縦軸を強度とするグラフによって表される。
【０１０１】
制御部６４は、周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分（ピーク周波数）に基づいて、所定時間における歩数を示す指標を算出する。ピーク周波数をｆｐｅａｋ［Ｈｚ］とすると、１秒間あたりの歩数はｆｐｅａｋで与えられる。図６Ｂの例では、ｆｐｅａｋ＝２Ｈｚであるため、１秒間当たりの歩数は２歩となり、所定時間（１０秒間）における歩数は２０歩となる。制御部６４は、所定時間における歩数の理想値を１０点として、算出された歩数をスコア化することができる。
【０１０２】
なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、前後加速度の時間波形から所定時間における歩数を算出する方法について説明したが、左右加速度の時間波形または上下加速度の時間波形を用いても、加速度の時間波形の周波数スペクトルを生成することにより、所定時間における歩数を求めることができる。
【０１０３】
（２）重心移動
図７Ａは、被験者Ｍの立位足踏み運動時に測定された前後加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、所定時間における前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいて、前後方向の重心移動を算出する。
【０１０４】
図７Ｂには、前後加速度の時間波形に基づいて生成された、所定時間における前後加速度のヒストグラムが示される。このヒストグラムにおいて、横軸（図面垂直方向に延びる軸）は前方加速度および後方加速度の振幅を示し、縦軸（図面水平方向に延びる軸）は度数を示す。前方加速度の振幅は前後加速度の時間波形における極大値に対応し、後方加速度の振幅は前後加速度の時間波形における極小値に対応する。
【０１０５】
制御部６４は、図７Ｂに示す前後加速度のヒストグラムから、前後加速度の平均値およびその標準偏差を求める。そして、制御部６４は、標準偏差を平均値で除算することにより、変動係数を算出する。変動係数は、前後加速度の平均値に対するデータのばらつきを示す無次元の数値であるため、平均値が互いに異なる複数の前後加速度の時間波形のばらつきを相対的に評価する際に有効な指標となる。
【０１０６】
ここで、被験者の下肢筋力などが低下すると、足踏み運動において支持脚を交互に替えるときに、体重心が大きく振れるため、前後加速度の平均値に対するデータのばらつきが大きくなる。その結果、変動係数も大きくなる傾向がある。制御部６４は、変動係数の理想値を１０点として、算出された変動係数をスコア化することができる。
【０１０７】
なお、図７Ａおよび図７Ｂでは、前後加速度の時間波形から前後方向の重心移動を示す指標（変動係数）を算出する方法について説明したが、同様の方法を用いることにより、左右加速度の時間波形から左右方向の重心移動を示す指標を算出することができ、上下加速度の時間波形から上下方向の重心移動を示す指標を算出することができる。
【０１０８】
（３）前後安定性
図８は、被験者Ｍの立位足踏み運動時に測定された前後加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、所定時間における前後加速度の時間波形に基づいて、前後安定性示す指標を算出する。
【０１０９】
具体的には、制御部６４は、所定時間における前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出する。前後加速度の時間波形において規則的に現れる極大値は、通常、単脚支持における支持脚の足裏が接地される時刻付近に現れる。これは、足裏の接地によって体重心が後方に減衰することによる。なお、図示しない左右加速度の時間波形と対比することで、各極大点について、支持脚が右脚であるか左脚であるかを判別することができる。図８の例では、測定開始時刻から数えて奇数番目の極大値の支持脚が左脚であり、偶数番目の極大値の支持脚が右脚である。
【０１１０】
制御部６４は、連続する２つの極大値の時間間隔のばらつきに基づいて、前後安定性を示す指標を算出する。図８において、時間間隔ＴＬｎ，ＴＬｎ＋１は、支持脚が左脚であるときの単脚支持の時間に対応し、時間間隔ＴＲｎ，ＴＲｎ＋１は、支持脚が右脚であるときの単脚支持の時間に対応する。
【０１１１】
被験者Ｍの下肢筋力が正常であれば、隣接する２つの時間間隔ＴＬｎ，ＴＲｎはほぼ同じ長さとなるが、被験者Ｍの下肢筋力が低下するに従い、時間間隔ＴＬｎおよびＴＲｎの間に時間差が生じ得る。
【０１１２】
制御部６４は、隣接する２つの極大値の時間間隔の差（ＴＬｎ−ＴＲｎ）の絶対値を、当該２つの極大値の時間間隔の和（ＴＬｎ＋ＴＲｎ）で除算する。そして、所定時間における複数の除算値を足し合わせることにより、前後安定性を示す指標を算出する。ＴＬｎ−ＴＲｎの絶対値が大きくなるに従って、前後安定性を示す指標の値も大きくなる。制御部６４は、前後安定性の理想値を１０点として、算出した指標をスコア化することができる。
【０１１３】
（４）左右安定性
制御部６４は、（３）に示した方法を用いて、所定時間における左右加速度の時間波形に基づいて、左右安定性示す指標を算出する。具体的には、制御部６４は、所定時間における左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出する。そして、制御部６４は、連続する２つの極大値の時間間隔のばらつきに基づいて、左右安定性を示す指標を算出する。（３）前後安定性で説明したように、被験者Ｍの下肢筋力が低下するに従い、支持脚が左脚のときの時間間隔ＴＬｎおよび支持脚が右脚のときの時間間隔ＴＲｎの間に時間差が生じ得る。
【０１１４】
制御部６４は、左右加速度の時間波形において隣接する２つの極大値の時間間隔の差（ＴＬｎ−ＴＲｎ）の絶対値を、当該２つの時間間隔の和（ＴＬｎ＋ＴＲｎ）で除算する。そして、所定時間における複数の除算値を足し合わせることにより、左右安定性を示す指標を算出する。制御部６４は、左右安定性の理想値を１０点として、算出した指標をスコア化することができる。
【０１１５】
制御部６４は、被験者Ｍの運動能力の評価結果として、算出した指標を表示部４８に表示させる。表示部４８には、各指標を、理想値を１０点としたときのスコアで表示することができる。これにより、ユーザまたは被験者Ｍは、表示部４８の画面を見ることで、どの運動機能がどの程度劣っているのかを定量的に知ることができる。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、加速度センサ１の測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化することができるため、被験者Ｍの運動能力（下肢の平衡性）を的確に評価することができる。これにより、被験者Ｍの転倒リスクを精度良く判定することができる。
【０１１７】
＜運動機能評価システムの変更例＞
上述した実施の形態に係る運動機能評価システム１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いても実現可能である。例えば、上述した運動機能評価処理を実行するためのプログラム（運動機能評価プログラム）をコンピュータ読取可能な記録媒体に格納して配布し、該プログラムをコンピュータにインストールして、運動機能評価処理を実行することによって運動機能評価システム１００を構成してもよい。または、インターネット等のネットワーク上のサーバ装置に該プログラムを格納しておき、コンピュータにダウンロードできるようにしてもよい。
【０１１８】
図９は、本発明の一態様に係る運動機能評価システム１００の第１の変更例の構成を示す図である。図９に示すように、第１の変更例に係る運動機能評価システム１００は、加速度センサ１と、通信装置４と、サーバ８とを備える。サーバ８はネットワーク６に接続されている。
【０１１９】
通信装置４は、被験者Ｍが使用する端末であり、例えば、スマートフォンである。加速度センサ１および通信装置４は、互いに無線通信する。加速度センサ１と通信装置４とは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信の規格に従って接続される。
【０１２０】
サーバ８は、通信装置４と通信することにより、加速度センサ１の測定データをデータベースとして保持する。サーバ８は、図示しない記憶部および制御部を含む。サーバ８の記憶部は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ等により構成され、サーバ８が使用するプログラムおよび各種データを蓄積する。プログラムには、運動機能評価プログラムが含まれる。各種データには、登録されている被験者を管理するためのデータ、各被験者について取得される測定データ、データ閾値リストなどが含まれる。
【０１２１】
サーバ８の制御部は、記憶部に記憶される被験者の測定データに基づいて、被験者の運動機能を評価し、評価結果を通信装置４へ送信する。制御部は、さらに、評価結果に基づいて、被験者に応じた運動アドバイスを判別し、判別した運動アドバイスを通信装置４へ送信する。通信装置４は、サーバ８から送信される運動能力の評価結果および運動アドバイスを表示部に表示させる。
【０１２２】
図１０は、本発明の一態様に係る運動機能評価システム１００の第２の変更例の構成を示す図である。第２の変更例においては、インターネット、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）網等の汎用のネットワークを介して複数の機器間で双方向に通信する通信システムを利用して、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００を実現する。本変更例では、ケーブルテレビシステムを利用して、運動機能評価システム１００を実現する構成について説明する。
【０１２３】
図１０に示すように、ケーブルテレビシステムにおいて、ケーブルテレビを利用するユーザの居室等の室内には、通信端末としてのテレビ受信端末である受信機が設置されている。受信機は、例えば、ケーブルテレビ事業者がユーザに提供するセットトップボックス（ＳＴＢ）８０である。
【０１２４】
ユーザは、本実施の形態に係る運動機能評価システム１００における被験者に相当する。ＳＴＢ８０に、本実施の形態に係る運動機能評価装置２の機能を内蔵することで、後述するように、ＳＴＢ８０および加速度センサ１により運動機能評価システム１００を構成することができる。
【０１２５】
ＳＴＢ８０は、ＣＡＴＶ網に接続されており、ＣＡＴＶ網を介して、放送局またはケーブルテレビ事業者が放送する番組コンテンツを受信し、表示装置８２に表示させる。ＳＴＢ８０は、リモコン８４から発信される操作信号によって制御される。表示装置８２は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ等により構成され、ＳＴＢ８０から出力された番組コンテンツを表示する。ＳＴＢ８０は、また、ユーザの指示に応じて、番組コンテンツを録画し、内蔵する記憶部または外付けの記憶装置に記憶させることができる。なお、ＳＴＢ８０および表示装置８２はそれぞれ別体として構成されてもよく、ＳＴＢ８０および表示装置８２が一体として構成されてもよい。
【０１２６】
ＳＴＢ８０は、インターネット等の通信網を介してサーバ９０と通信可能に接続されており、サーバ９０との間で双方向にデータを送受信することができる。サーバには、ＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ  Ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）コンテンツ配信用のサーバ、ＳＴＢ５０で使用するプログラムの保存用のサーバ、および、病院、研究機関または介護施設等の専門家による診断記録データの保存用のサーバが含まれる。
【０１２７】
ＳＴＢ８０は、ユーザが所有するタブレット等の携帯端末９８と無線通信可能に接続される。例えば、ＳＴＢ８０は、携帯端末９８からの遠隔視聴リクエストに応答して、携帯端末９８に番組コンテンツを送信する。なお、携帯端末９８以外に、デスクトップ型のパーソナルコンピュータなどの固定端末をＳＴＢ８０に接続してもよい。
【０１２８】
ＳＴＢ８０は、さらに、カメラ等の撮像装置９２、通話時などにユーザの音声を受け付けるためのマイク９４、加速度センサ１等と通信可能に接続される。
【０１２９】
ＳＴＢ８０は、加速度センサ１と互いに無線通信する。ＳＴＢ８０と加速度センサ１とは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信の規格に従って接続される。ＳＴＢ８０は、立位足踏み運動時における加速度センサ１の測定データを受信する。
【０１３０】
ＳＴＢ８０は、図示しない記憶部および制御部を含む。ＳＴＢ８０の記憶部は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ等により構成され、番組コンテンツおよび、ＳＴＢ８０が使用するプログラムおよび各種データを蓄積する。プログラムには、運動機能評価プログラムが含まれる。
【０１３１】
ＳＴＢ８０は、運動機能評価プログラムを、サーバ９０からダウンロードして、記憶部に記憶させることができる。サーバ９０は、運動機能評価プログラムのバージョンアップを管理し、ＳＴＢ８０に対して、バージョンアップされた運動機能評価プログラムを配信するようにしてもよい。各種データには、ユーザを管理するためのデータ、ユーザの立位足踏み運動時に取得される加速度センサ１の測定データ、データ閾値リストなどが含まれる。
【０１３２】
ＳＴＢ８０の制御部は、記憶部に記憶される加速度センサ１の測定データに基づいて、ユーザの立位足踏み運動を数値化する。制御部は、ユーザの運動能力（下肢の平衡性）を定量的に示す指標を算出し、算出した指標を表示装置８２へ送信する。表示装置８２は、ユーザの運動機能の評価結果を表示画面に表示する。
【０１３３】
ＳＴＢ８０の制御部は、さらに、リモコン８４からの操作信号に応答して、ユーザの運動機能の評価結果を、ＣＡＴＶ網を介して各種機関に送信することができる。また、立位足踏み運動を行なっている様子を撮像装置９２で撮像しておくことで、その撮像データを評価結果とともに各種機関に送信することも可能である。
【０１３４】
図１０の例では、ＣＡＴＶ網には、病院、介護施設、地域包括ケアサービス、銀行、および大学等の研究機関が接続されている。したがって、ユーザは、これらの機関に対して、自己の識別情報とともに自己の運動機能の評価結果を送信することができる。
【０１３５】
これによると、例えば、病院または研究機関において、専門家である医師等が、受信した評価結果を参照して、ユーザの運動機能を診断し、診断結果をＣＡＴＶ網を介して、ユーザに送信することができる。ユーザの住宅等の被験者の居室内では、ＣＡＴＶ網を介してＳＴＢ８０が診断結果を受信すると、表示装置８２に診断結果を表示することにより、ユーザに診断結果を知らせることができる。また、撮像装置９２およびマイク９４を用いて、医師等を対話することで、在宅で診断を受けることもできる。
【０１３６】
このように、図１０に示す構成例によれば、家庭に普及しているテレビを通信インターフェースとして、各市区町村に拠点を持つＣＡＴＶ網を例とする汎用のネットワークを経由して、ユーザと各種機関とを繋ぐことができる。これによると、ユーザは、在宅で立位足踏み運動を行ない、かつ、在宅で各種機関による診断を受けることができる。特に、テレビは高齢者も日常的に視聴するメディアであり、テレビ用のリモコン８４を操作することで、簡易に運動機能の評価することができ、かつ、運動機能の評価結果に基づいた診断を在宅で受けることができる。
【０１３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１３８】
＜付記＞
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、
上記被験者の体幹正中に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、
上記通信部により取得された上記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備える、運動機能評価装置。
（付記２）
上記制御部は、上記立位足踏み運動時における上記被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成され、
上記指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標である、付記１に記載の運動機能評価装置。
（付記３）
上記制御部は、
上記前後加速度、上記左右加速度および上記上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、
上記周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいて、上記所定時間における歩数を示す指標を算出する、付記２に記載の運動機能評価装置。
（付記４）
上記制御部は、上記所定時間における上記前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいて、前後方向の重心移動を示す指標を算出する、付記２または付記３に記載の運動機能評価装置。
（付記５）
上記制御部は、上記所定時間における上記左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいて、左右方向の重心移動を示す指標を算出する、付記２から付記４のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
（付記６）
上記制御部は、上記所定時間における上記上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいて、上下方向の重心移動を示す指標を算出する、付記２から付記５のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
（付記７）
上記制御部は、
上記所定時間における上記前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、
連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、上記前後安定性を示す指標を算出する、付記２から付記６のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
（付記８）
上記制御部は、
上記所定時間における上記左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻を検出し、
連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいて、上記左右安定性を示す指標を算出する、付記２から付記７のいずれか１項に記載の運動機能評価装置。
（付記９）
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価装置であって、
上記被験者の体幹正中に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するように構成された通信部と、
上記通信部により取得された上記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するように構成された制御部とを備え、
上記制御部は、上記立位足踏み運動時における上記被験者の運動能力を定量的に表わす指標を算出するように構成され、上記指標は、所定時間における歩数、重心移動、前後安定性および左右安定性のうち少なくとも１つを示す指標であり、
上記制御部は、以下の
（ａ）上記前後加速度、上記左右加速度および上記上下加速度のうちいずれかの時間波形を周波数解析することにより周波数スペクトルを生成し、上記周波数スペクトルにおいてピーク値となる周波数成分に基づいて、上記所定時間における歩数を示す指標の算出、
（ｂ）上記所定時間における上記前後加速度の時間波形における前方加速度の振幅および後方加速度の振幅の分布状況に基づいた、前後方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｃ）上記所定時間における上記左右加速度の時間波形における左方加速度の振幅および右方加速度の振幅の分布状況に基づいた、左右方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｄ）上記所定時間における上記上下加速度の時間波形における上方加速度の振幅および下方加速度の振幅の分布状況に基づいた、上下方向の重心移動を示す指標の算出、
（ｅ）上記所定時間における上記前後加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、上記前後安定性を示す指標の算出、
（ｆ）上記所定時間における上記左右加速度の時間波形に現われる複数の極大値の時刻の検出、および、連続する２つの極大値の間の時間間隔のばらつきに基づいた、上記左右安定性を示す指標の算出、
のうちの少なくとも１つを実行する、運動機能評価装置。
（付記１０）
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価システムであって、
上記被験者の体幹正中に装着された加速度センサと、
上記加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データに基づいて、上記立位足踏み運動を数値化するように構成された運動機能評価装置とを備える、運動機能評価システム。
（付記１１）
上記運動機能評価装置は、汎用のネットワークと通信可能に接続された通信端末に内蔵される、付記１０に記載の運動機能評価システム。
（付記１２）
コンピュータに、立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する処理を実行させるためのプログラムであって、
上記被験者の体幹正中に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、
取得された上記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを上記コンピュータに実行させる、運動機能評価プログラム。
（付記１３）
立位足踏み運動時における被験者の運動機能を評価する運動機能評価方法であって、
上記被験者の体幹正中に装着された加速度センサにより測定された、前後加速度、左右加速度および上下加速度の測定データを取得するステップと、
取得された上記測定データに基づいて、立位足踏み運動を数値化するステップとを備える、運動機能評価方法。
【符号の説明】
【０１３９】
１  加速度センサ、２  運動機能評価装置、３  記憶媒体、４  通信装置、６  ネットワーク、８，９０  サーバ、１０  センサ部、１２，４２  ＣＰＵ、１４，２２  記憶部、１６，４０  通信部、１８，４４  回路基板、２０，４６  電源、２４  信号処理回路、２６，６０  無線信号受信部、２８，６２  無線信号送信部、３０  ファイル出力部、４８  表示部、５０  操作受付部、６４  制御部、６８  記憶装置、７０  評価部、７２  判別部、８０  ＳＴＢ、８２  表示装置、８４  リモコン、９２  撮像装置、９４  マイク、９８  携帯端末、１００  運動機能評価システム、Ｍ  被験者。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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