ISSN 2185-2227

身体活動量計による身体活動強度と活動種類の推定妥当性について
中野

渉

深谷隆

史白石英樹

大橋ゆかり

Validity of accelerometer to measure intensity and kind of physical activity
Wataru Nakano, Takashi Fukaya, Hideki Shiraishi, Yukari Ohashi

Reprinted from
Medical and Health Science Research, Volume 5, pp. 89–97
March 2014

医療保健学研究５号：89-97頁（2014）
ISSN 2185-2227

原著論文

身体活動量計による身体活動強度と活動種類の推定妥当性について
渉1，深谷隆史1，白石英樹2，大橋ゆかり3

中野1

つくば国際大学医療保健学部理学療法学科2

茨城県立医療大学保健医療学部作業療法学科

3

茨城県立医療大学保健医療学部理学療法学科────────────────────────────────────────────
【要 旨】加速度を用いた身体活動量計は身体活動量を測定する手段として注目されている。本研究では、身体活動量計を用いて測定した身体活動強度と身体活動種類の推定妥当性について検討した。
対象は健常成人12名である。対象者は静止姿勢(背臥位、座位、立位)、生活活動(食器洗い、洗濯物を干す、モップがけ)、移動（歩行、走行）の８課題を遂行し、その際の身体活動強度を身体活動量計と携帯型呼気ガス分析器で測定した。両機器で測定した身体活動強度の級内相関係数は0.940で高い併存妥当性を示した。生活活動では、両機器で測定した身体活動強度の平均値で有意差を認めなかった。実施した測定課題と身体活動量計で判定した活動種類の一致する程度はκ=0.913であった。本研究結果から、３軸加速度計を用いた身体活動量計を用いることで、不活動や生活活動における活動強度や活動種類を正確に推定することが可能であると判断することができる。(医療保健学研究第５号：89−97頁／2013年12月26日採択)

キーワード：身体活動量計，身体活動量，妥当性────────────────────────────────────────────序論

る場合では身体活動量が低下しやすいため、身体活動量を高めるための取り組みが重要で高齢化の進展や疾病構造の変化により生活習ある(Cooper et al, 1999；Lyden et al, 2011)。そ慣病の割合は増加し、生活習慣病予防の重要性のため、身体活動量はリハビリテーション介入が高まっている。運動を含めた身体活動には、の指標として重要である。(Verbunt et al, 2001;

全死亡率や生活習慣病を減少させ、生活の質やFroehlich-Grobe and White, 2004；Gebruers et

生活の自立を高める効果がある(Kesaniemi et al,al, 2010)。

2001；Williams, 2001)。特に、能力障害を有す身体活動量の測定には様々な方法があるが、現在は加速度を利用してエネルギー消費量を推─────────────────────
連絡責任者：中野 渉〒300-0051 茨城県土浦市真鍋6-8-33
つくば国際大学医療保健学部理学療法学科
TEL: 029-826-6622
FAX: 029-826-6776
E-mail: w-nakano@tius.ac.jp

定する方法が多く用いられている。加速度を用いた身体活動量計は小型、軽量で測定が簡便であり、身体活動量を測定する有効な手段であるが、機器の種類によって推定方法や推定精度に差があるため、使用する際にはどのような活動をどの程度正確にとらえることができるのかを

90
中野渉 他／医療保健学研究

検討しておく必要がある。身体活動量は活動強５号：89-97頁（2014）を有する場合には対象から除外した。

度と活動時間の積であるため、推定精度を高め

本研究はつくば国際大学倫理審査委員会の承るためには各々の活動の活動強度を正確に推定認を得て実施した。事前に書面と口頭にて研究することが重要である。の目的と趣旨を説明し、文書にて同意を得た。

一般的に加速度から身体活動量を推定した場研究の実施においては、ヘルシンキ宣言に基づ合、１日のエネルギー消費量を過小評価する傾く倫理的配慮を十分に行った。なお、本研究に向にある(Plasqui and Westerterp, 2007)。このおいて、すべての著者は開示すべき利益相反は原因としては、加速度を用いて身体活動量を推ない。

定する場合では、家事や日常生活活動などの比較的低強度の活動における活動強度を過小評価

装 置───

してしまうことにある(Matthews, 2005)。健常成人の日常生活においては、活動のない時間や呼気ガス分析は短時間の活動時のエネルギー軽度の身体活動時間が大部分を占める(Basson

消費を正確に測定することが可能であるため、et al, 2010)。さらに、慢性疾患や能力障害を有身体活動量計の妥当性の検討において、基準値すると、より不活動な生活となる(Durstine etとして一般的に利用される。本研究においてはal, 2000)。従って、高齢者や能力障害を有するエネルギー代謝測定のために携帯型呼気ガス分対象者の身体活動量の測定を考慮すると、歩行析器(Cortex, Metamax3B portable metabolicなどの移動課題とともに、家事などの低強度のsystem)を用いた。本研究で用いた携帯型呼気活動強度や活動のない時間を正確に捉えること

ガス分析器は breath by breath 方式の小型軽量は重要であろう。の携帯型呼気ガス分析器であり、エネルギー代

現在、身体活動量の測定には、生活活動などの低強度の活動を正確に推定するために開発さ謝測定における優れた信頼性、妥当性が報告されている(Vogler et al, 2010)。

れた３軸加速度を用いた身体活動量計が利用可

本研究で用いた身体活動量計(OMRON, HJA-

能である(Midorikawa et al, 2007；Tanaka et al,350IT)は幅74mm、高さ46mm、奥行き34mm、2007)。しかし、この身体活動量計を用いて推質量が約60gと小型軽量であり、腰部に装着す定した身体活動強度や身体活動種類の妥当性にる。３軸加速度を利用し、１分毎の身体活動強ついて検討した研究は少ない。そこで本研究に度、活動種類が記録される。身体活動強度はおいては、３軸加速度を用いた身体活動量計のMETs、活動種類は「計測なし」「生活活動」

身体活動強度及び身体活動種類の推定妥当性を、 「歩行」のいずれかで表示される。
携帯型呼気ガス分析器で測定した身体活動強度と比較検討することを目的とした。

手 順───
エネルギー代謝測定前に身長と体重をそれぞ方法

れ0.1cm、0.1kg単位で計測した。携帯型呼気ガス分析器によるエネルギー代謝測定のためにマ対 象───

スクを装着し、身体活動量計を左腰部に装着した。対象者はマスクを装着後、仰臥位安静にて対象は健常成人12名(男性７名、女性５名)と定常状態が得られてから測定を開始した。測定した。平均年齢は21.5±1.0歳、身長167.1±

課題は静的姿勢、生活活動、移動の３種類の活10.3cm、体重63.9±9.2kgであった。整形外科疾動から構成される８課題である。静的姿勢とし患や神経疾患、エネルギー代謝に影響する疾患て、背臥位、座位、立位での測定を行った。生91
中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）

活活動は食器洗い、洗濯物を干す、モップがけ

者内要因、課題を被験者間要因とする二要因分の３課題、移動は歩行と走行の２課題である。

散分析を用いて平均値を比較した。交互作用が測定時間は走行課題が３分間、その他の課題は出現した場合では、Bonferroni 法を用いて下位５分間である。各課題の遂行速度は任意とした。

検定を行った。その際、臥位、座位、立位は身歩行と走行は10mの歩行路を用いて測定を行い、体活動量計では加速度を検知せず、０と出力さ歩行または走行距離を１m単位で測定し、距離れるため、その他の５課題で実施した。身体活と課題遂行時間から速度を算出した。歩行及び動量計による身体活動強度の併存妥当性は級内走行は快適速度とし、対象者への教示はそれぞ相関係数(3,1)を用いて検討した。各機器で測定れ「普段歩いている快適な速度で５分間歩行をした身体活動強度は活動なし(≦1.5 METs)、軽継続して下さい」「快適な速度で３分間走行を継度(>1.5 to ≦3METs)、中等度(>3 to ≦6続して下さい」とした。課題間には十分な休息METs)、高度(≧6 METs)に分類し、両機器にをとり、定常状態に達してから次の課題を実施

よる一致の程度をκ係数を用いて検討した。実した。各対象者の測定前には標準ガスと大気に施した３種類の活動(静的姿勢、生活活動、移よる校正を行い、課題間では大気による校正を動)と身体活動量計において記録された活動種類実施した。測定は食事誘発性体熱産生の影響をの一致の程度をκ係数を用いて検討した。統計考慮し、朝食後約２時間以上経過した後に開始

解析は統計解析用ソフトウェア SPSS version

し、測定中は水のみ摂取をした。

19を用い、各統計解析における有意水準は両側検定で５%未満とした。

分 析───
本研究においては、活動強度と活動種類の妥結果当性について検討した。本研究で使用した身体活動量計は１分毎の活動強度と活動種類が記録

対象者は全測定課題を完遂した。歩行課題にされる。そこで、各課題の活動強度は課題終了

おける平均速度は0.99±0.14m/s、走行課題にお前２分間で推定された METs の平均値とした。

ける平均速度は1.50±0.23m/sであった。各課題同様に、携帯型呼気ガス分析器による各課題のにおいて携帯型呼気ガス分析器で測定した身体活動強度は各課題終了前２分間の酸素摂取量を活動強度と身体活動量計で測定した身体活動強用い、各課題の酸素摂取量を座位の酸素摂取量度の平均値を表１に示した。分散分析の結果、で除することで METs として記録した。

機器と課題の交互作用が有意であった(p<.01)。

身体活動量計による身体活動種類は課題終了

下位検定の結果、歩行と走行において機器間で前２分間で判定された活動種類を１分毎に記録有意差を認め、携帯型呼気ガス分析器と比較しした。課題が臥位、座位、立位の場合では身体て身体活動量計では歩行と走行の身体活動強度活動量計により「計測なし」と記録された場合を過大評価した(順に p<.05，p<.01)。には、正しく分類されたと判断した。同様に、

身体活動量計による推定値と携帯型呼気ガス課題が食器洗い、洗濯物を干す、モップがけの分析器による実測値との関係を図１に示した。

場合は「生活活動」、歩行、走行の場合は「歩両機器で測定した身体活動強度の級内相関係数行」と記録された場合を正と判断した。

は0.940(p<.01)であった。
携帯型呼気ガス分析器で測定した身体活動強統計解析
────

度を活動なし、軽度、中等度、高度に分類した
場合、身体活動量計で計測した身体活動強度に両機器で測定した身体活動強度は機器を被験基づく分類と携帯型呼気ガス分析器で計測した

92
中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）

表１．身体活動強度の実測値と推定値 (METs)

臥位、座位、立位は身体活動量計では加速度を検知せず、０と出力されるため、その他の５課題で統計解析を実施した。
実測値は携帯型呼気ガス分析器での測定値であり、推定値は身体活動量計での測定値である。
二要因分散分析(Bonferroni 法)

図１．身体活動量計による推定値と携帯型呼気ガス分析器による実測値との関係 ICC＝0.940 (P<.01)

身体活動強度に基づく分類が一致する程度を表

健康増進のための身体活動量の基準に関して、２に示した。全ての課題における両機器間の一健康づくりのための身体活動基準2013(厚生労致はκ=0.743(p<.01)であった。

働省，2013)では、「強度が3 METs 以上の身体実施した測定課題と身体活動量計で判定した活動を23 METs・時/週行うこと」が推奨され活動種類の一致する程度を表3に示した。全てのている。3 METs以上の身体活動として日常生課題における一致はκ=0.913(p<.01)であった。

活において最も頻繁に実施されるのは歩行である。一方で、健康増進のためには運動以外の身体活動も重要である。運動以外の身体活動とは、

考察

掃除、洗濯などを含む家事、買い物や通勤などにおける歩行などが当てはまる。日常生活にお本研究では、３軸加速度を用いた身体活動量

ける座位時間と死亡率との関係を調査した疫学計による身体活動強度及び身体活動種類推定の研究により(Van der Ploeg et al, 2012)、日常生妥当性を、携帯型呼気ガス分析器で測定した身活において座位時間が長いことは死亡率の増加

体活動強度を基準として比較検討した。と関係し、身体活動量が多くても、座位時間が93
中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）

表２．活動強度ごとの妥当性

携帯型呼気ガス分析器で測定した身体活動強度を基準として、身体活動量計における身体活動強度の推定結果を示した。κ=0.743(p<.01)

表３．活動種類ごとの妥当性

身体活動量計で測定した身体活動種類の判定結果を示した。
κ=0.913(p<.01)

長い場合では死亡率が高いことが明らかとなっ活動量を測定する場合では、歩行のみならず、ている。従って、健康増進のためには歩行など運動以外の身体活動を含む幅広い活動強度の正の 3METs 以上の身体活動のみでなく、家事や確な推定が必要である。本研究では、携帯型呼買い物などの運動以外の身体活動を増やし、臥気ガス分析器で測定した身体活動強度と身体活位や座位などの不活動時間を減らすことが重要

動量計で推定した身体活動強度の ICC は0.940である。そのため、身体活動量計を用いて身体であり、良好な一致を示した。従って、本研究

94
中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）で用いた身体活動量計は幅広い強度と種類の身ため、3軸加速度を用いて計測を行い、加速度の体活動強度を正確に推定することが可能である

垂直成分と水平成分の比を活動強度の推定に用と判断できる。

いることで比較的低強度の活動を正確に推定で疫学研究における身体活動量の測定では、簡きることが報告されている(Midorikawa et al,便で客観的であることから加速度を用いた身体2007；Tanaka et al, 2007)。本研究で用いた身活動量計が用いられ、活動強度ごとの活動時間体活動量計はこの原理を利用している。本研究と健康との関連が調査されている(Healy et al,における課題ごとの活動強度の比較では、生活2008；Troniano et al, 2008)。そのため、身体活活動においては両機器間で有意差を認めず、運動量計を用いて推定した身体活動強度の分類が動以外の身体活動の活動強度を正確に推定でき正確に行われるかどうかを評価することは重要ることが確認された。

である。本研究においては、身体活動強度を活走行課題においては、携帯型呼気ガス分析器

動なし、軽度、中等度、高度に分類した場合ので測定した実測値と比較して、身体活動量計にκ係数は0.743であり、かなりの一致を示した。

よる推定値は有意に低かった。また、身体活動

身体活動量計は加速度の大きさがエネルギー消強度の分類においても、身体活動量計は走行時費量と正の相関があることを利用してエネルギの活動強度を過小評価した。加速度を用いた身ー消費量を推定している。加速度からエネルギ

体活動量計では高強度の身体活動を過小評価すー消費量を推定するための推定式は複数提案さることはこれまでも報告されており(Crouter et

れている。Crouterら(2006)は加速度からエネ

al, 2006)、先行研究と同様の結果となった。こルギー消費量を推定するための推定式の推定精

れらの結果から、本研究で用いた身体活動量計度をκ係数を用いて検討している。彼らの結果を用いる場合では、対象の特徴を十分に考慮すでは、最も正確に推定できた式であってもκ＝ることが必要だと考えられる。一般高齢者が日0.498と本研究のκ＝0.743を大きく下回った。

常生活において最も頻繁に実施する運動は歩行

ただし、彼らの検討においては平均速度である。本研究で用いた身体活動量計は、生活3.12m/sの高強度の走行が課題に含まれていた。

活動や歩行課題における身体活動強度を正確にまた、加速度から活動強度を推定する場合、高推定することができるため、一般高齢者の身体強度の活動においては活動強度が過小評価され活動量を把握するためには有効な機器と考えらたとしており、κ係数の低下に影響したと報告れる。一方で、高強度の活動を過小評価するこしている。本研究でも走行を測定課題に含めてとから、日常的にスポーツ活動を行う高齢者やいるが、平均速度は1.50±0.23m/sと速度が遅

青壮年の身体活動量の把握を目的とする場合でく、活動強度が低かった。そのため、検討に含は、結果の取り扱いに注意が必要となる可能性

めた課題の活動強度の範囲は Crouter ら(2006)がある。の研究と比較して本研究では狭く、課題の種類健康増進のためには不活動時間を減らすことも少ないため結果の比較には注意が必要である。の重要性が指摘されており(Healy et al, 2008)、

加速度を用いた身体活動量計で身体活動強度身体活動量計を用いて身体活動量を把握する場を推定する場合、家事や日常生活活動などの運合では不活動時間を正確に識別できることは重動以外の身体活動を過小評価することが課題で要である。本研究で検討した身体活動量計は活ある(Matthews, 2005)。そのため、測定課題ご動種類の推定においてκ＝0.913と良好な一致をとに活動強度推定の妥当性を検討することが重示した。従って、不活動時間、生活活動時間、要である。歩行や走行の場合、速度が大きくな歩行時間の正確な識別が可能であると判断する

るほど加速度の垂直成分は増加する。一方、生ことができる。健康づくりのための身体活動基

活活動では加速度の水平成分が増加する。その準2013(厚生労働省，2013)においては、65歳以95
中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）

上の身体活動の基準として、「強度を問わず、身among people with disabilities: a consensus

体活動を10METs・時/週行うこと、具体的には

statement.J Rehabil Res Dve 36:142-154.

横になったままや座ったままになれなければど

Crouter SE, Churilla JR, Bassett DR Jr (2006)

んな動きでも良いので、身体活動を毎日40分行Estimating energy expenditure using accelerom-うこと」が推奨されている。本研究で検討した

eters. Eur J Appl Physiol 98(9):601-612.

身体活動量計を用いることによって、身体活動

Durstine JL, Painter P, Franklin BA, Morgan D,

時間を容易に測定することが可能であり、65歳

Pitetti KH, Roberts SO. (2000) Physical activity

以上の身体活動時間を把握し、増加するためのfor the chronically ill and disabled. Sports Med

取り組みにおいて有効な機器であると考えられ

30(3):207-219.
Froehlich-Grobe K, White GW (2004) Promotingる。
本研究の限界は対象者が12名と少なく、若年physical activity among women with mobility

成人のみを対象としていることである。さらに、

impairments: a randomized controlled trial to

生活活動としては食器洗い、洗濯物を干す、モ

assess a home- and community-based inter-ップがけの３種類の課題のみを取り扱っており、

vention. Arch Phys Med Rehabil 85(4):640-648.

日常生活で実施されるその他の活動種類の推定

Gebruers N, Vanroy C, Truijen S, Engelborghs S, De

妥当性については不明である。

Deyn PP (2010) Monitoring of physical activity

本研究で用いた身体活動量計は走行やスポー

after stroke: a systematic review of accelerom-ツなどの高強度の身体活動を含む生活活動の把etry-based measures.Arch Phys Med Rehabil

握よりは、生活活動や歩行を中心とした高齢者

91(2):288-297.の生活活動の把握に、より有効であると考えらGordon NF, Gulanick M, Costa F, Fletcher G,れた。従って、今後の検討においては、高齢者

Franklin BA, Roth EJ, Shephard T (2004)や虚弱高齢者における妥当性の検討が必要とな

Physical activity and exercise recommen-

る。さらに、様々な歩行速度やより幅広い活動

dations for stroke survivors. Stroke 35:1230-

内容における身体活動強度推定の妥当性の検討

1240.

が必要であろう。

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中野渉 他／医療保健学研究５号：89-97頁（2014）

Original article

Validity of accelerometer to measure intensity
and kind of physical activity
Wataru Nakano1, Takashi Fukaya1, Hideki Shiraishi2, Yukari Ohashi3
1

Department of Physical Therapy, Faculty of Health Science, Tsukuba International University.
Department of Occupational Therapy, Ibaraki Prefectural University of Health Sciences.

2.

3

Department of Physical Therapy, Ibaraki Prefectural University of Health Sciences.

Abstract
Physical activity is one of the most important factors to prevent functional decline and promote health inolder people and people with a disability. These persons mostly performed low physical intensity activities
such as standing, dishwashing and doing laundry. Whereas accelerometers are a practical tool used toobjectively measure free-living physical activity, a paucity of material is available on validity ofaccelerometers for assessment of low physical intensity activities. The purpose of this study is to evaluate thevalidity of accelerometer for assessment of intensity and kind of physical activities. Twelve healthy young
adults was assessed for eight activities (lying, sitting, standing, dishwashing, hanging washing, mopping,walking, running) using indirect calorimetry and accelerometer. Excellent intraclass correlation coefﬁcients(ICCs) between the both instruments was found for the intensity of physical activities for all activities (ICC [1.3]=0.940). In the life activities (dishwashing, hanging washing, mopping), there were no signiﬁcant differences
between the both instruments for intensity of physical activities. Excellent consistency between performed
task and estimation using accelerometers was found for the kind of physical activities (κ=0.913). The
accelerometer was found to be a valid objective instrument. The use of accelerometer quantify the low level ofphysical activity and inactivity correctly. Future studies should investigate the validity of outcomes fromaccelerometers for low level of physical activities in older people and people with a disability. (Med Health
Sci Res TIU 5: 89–97 / Accepted 26 Dec, 2013)
Keywords: Keywords: Accelerometer, Amount of physical activity, Validity