WO2021186709A1 - 運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラム - Google Patents

Abstract

本開示の一態様に係る運動支援装置は、通信インターフェイスと、処理装置とを備える。通信インターフェイスは、被験者の運動能力に関する測定データを取得する。処理装置は、通信インターフェイスに接続される。処理装置は、取得された測定データを用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出する。処理装置は、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。

Description

運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラム

　本開示は、運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラムに関する。

　特開２００６－３１４３３号公報（特許文献１）には、高齢者の日常生活・運動支援システムが開示される。同システムでは、評価対象者の体力測定値と、生活体力加齢関数プログラムと、日常生活体力項目ごとに定めた自立限界値とから、評価対象者の自立度および体力低下の進行度合いを求めて評価する。そして、その評価情報と、個人データベースからの情報とに基づいて、生活指導および運動プログラムを選定して提示する。

　特開２００８－２２９２６６号公報（特許文献２）および特開２００９－２６１５９５号公報（特許文献３）には、被験者の歩行を測定して被験者の歩行能力を求め、求められた歩行能力から転倒リスクを判別し、転倒リスクに合わせた転倒予防および運動機能向上のための運動メニューを提案するシステムが開示される。

特開２００６－３１４３３号公報 特開２００８－２２９２６６号公報 特開２００９－２６１５９５号公報

　本開示の一態様に係る運動支援装置は、通信インターフェイスと、処理装置とを備える。通信インターフェイスは、被験者の運動能力に関する測定データを取得する。処理装置は、通信インターフェイスに接続される。処理装置は、取得された測定データを用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出する。処理装置は、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。

　本開示の一態様に係る運動支援システムは、被験者の体に装着された慣性センサと、慣性センサと無線通信する運動支援装置とを備える。運動支援装置は、通信インターフェイスと、処理装置とを含む。通信インターフェイスは、被験者の運動能力に関する測定データを取得する。処理装置は、通信インターフェイスに接続される。処理装置は、取得された測定データを用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出する。処理装置は、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。

　本開示の一態様に係る運動支援方法は、被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップととを備える。

　本開示の一態様に係る運動支援プログラムは、運動支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。運動支援方法は、被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップとを備える。

図１は、実施の形態に係る運動支援システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、実施の形態に係る運動支援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は、実施の形態に係る運動支援装置の機能的構成を概略的に示す図である。 図５は、人間の歩行周期と、歩行中の前後加速度、上下加速度および左右加速度との関係を示す図である。 図６は、ＴＵＧ試験の概要を説明するための図である。 図７は、実施の形態に係る運動支援システムにより実行される運動支援の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図８は、図７のステップＳ１６に示す関節機能の評価の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図９は、歩行試験中に測定された左右加速度の時間波形を用いた左右バランスの算出方法を説明するための図である。 図１０は、歩行試験中に測定された上下加速度の時間波形を用いた体重移動の算出方法を説明するための図である。 図１１は、歩行試験中に測定された前後加速度の時間波形を用いたリズムの算出方法を説明するための図である。 図１２は、ＴＵＧ試験中に測定された加速度の時間波形を用いた指標の算出方法を説明するための図である。 図１３は、運動能力スコアの概要を示す図である。 図１４は、ＴＵＧスコアの概要を示す図である。 図１５Ａは、評価対象に選定された関節の種類を示す図である。 図１５Ｂは、評価対象に選定された関節の種類を示す図である。 図１６は、運動能力スコアと評価対象となる関節との対応関係を説明する図である。 図１７は、図７のステップＳ１７に示す推奨運動メニューの選定の処理手順を説明するためのフローチャートである。 関節スコアと運動メニューの難易度との関係を示す図である。 図１９は、運動メニューリストの一例を示す図である。 図２０Ａは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２０Ｂは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２０Ｃは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２０Ｄは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２０Ｅは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２１は、表示部における表示例を示す図である。 図２２Ａは、関節スコアの他の算出方法を説明するための図である。 図２２Ｂは、関節スコアの他の算出方法を説明するための図である。 図２３は、関節スコアの他の算出方法を説明するための図である。 図２４は、図７のステップＳ１７に示す推奨運動メニューの選定の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図２５は、関節の組合せ、合計スコアおよび運動メニューの難易度との関係を示す図である。 図２６は、運動メニューリストの一例を示す図である。 図２７Ａは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２７Ｂは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２７Ｃは、運動メニューの一部を説明する図である。 図２７Ｄは、運動メニューの一部を説明する図である。

　［本開示が解決しようとする課題］
　上記特許文献１に開示される技術では、生活活動能力データとして、日常生活体力の測定データと、問診に基づいた周辺生活活動動作能力、生活の質および精神的状態などの評価データとに基づいて評価対象者の自立度を求めている。問診による評価は客観性および正確性に欠ける場合があるため、評価対象者に提示される生活指導および運動プログラムの適格性が低くなることが懸念される。

　また、上記特許文献２および３に開示される技術では、歩行速度、歩幅および歩調を含む歩行能力から被験者の転倒リスクを推定するものの、歩行能力を低下させている機能についての詳細な分析がなされていない。そのため、被験者に提案される運動メニューが、転倒防止および運動機能の向上を実現するために必ずしも最適なものとはなっていない可能性が懸念される。

　本開示の一態様の目的は、被験者の運動能力の改善に最適な運動メニューを提案することができる運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラムを提供することである。

　［本開示の効果］
　上記によれば、被験者の運動能力の改善に最適な運動メニューを提案することができる運動支援装置、運動支援システム、運動支援方法および運動支援プログラムを提供することができる。

　［実施形態の概要］
　最初に本開示の実施形態を列記して説明する。

　（１）本開示の一態様に係る運動支援装置は、通信インターフェイスと、処理装置とを備える。通信インターフェイスは、被験者の運動能力に関する測定データを取得する。処理装置は、通信インターフェイスに接続される。処理装置は、取得された測定データを用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出する。処理装置は、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。

　上記（１）に記載の運動支援装置によれば、被験者の運動能力の測定データを用いて、運動能力に影響する複数の関節の機能を定量的に評価することができる。これにより、被験者または測定者は、運動能力の低下をもたらす要因として、どの関節の機能がどの程度低下しているのかを定量的に知ることができる。また、被験者の関節の機能に応じて、関節機能の改善（すなわち、運動能力の向上）に最適な運動メニューを選定して被験者に提供することが可能となる。

　（２）上記（１）に記載の運動支援装置において好ましくは、処理装置は、測定データを用いて、被験者の運動能力を示す指標を算出する。処理装置は、算出した指標に基づいて関節スコアを算出する。

　これによると、被験者の運動能力を示す指標を用いて関節ごとの機能が点数化されるため、運動能力に紐付けられた関節の機能を定量的に評価することができる。したがって、運動能力の改善に最適な運動メニューを選定することができる。

　（３）上記（２）に記載の運動支援装置において好ましくは、処理装置は、算出した指標を点数化した運動能力スコアを算出する。処理装置は、算出した運動能力スコアを、複数種類の関節のうち１または複数の関節に対応付けることにより、関節スコアを算出する。

　これによると、運動能力スコアが、当該運動能力に影響する関節のスコアに変換されるため、どの関節の機能が運動能力の低下をもたらしているのかを知ることができる。

　（４）上記（１）から（３）に記載の運動支援装置において好ましくは、複数種類の関節は、運動の自由度の高い関節と、運動の自由度の低い関節とを含む。運動の自由度の高い関節は、股関節、肩関節および体幹腹部の少なくとも１つを含む。運動の自由度の低い関節は、足関節、頸部肩甲骨および膝関節の少なくとも１つを含む。

　これによると、日常生活動作に影響する関節の機能を定量的に評価することができるため、日常生活動作能力の向上に最適な運動メニューを被験者に提供することができる。

　（５）上記（１）から（４）に記載の運動支援装置は、記憶装置をさらに備える。記憶装置は、関節ごとに、難易度別に複数の基本動作が設定された第１の運動メニューリストを記憶する。処理装置は、複数種類の関節のうち最も関節スコアが低い関節を主たる関節に設定する。処理装置は、第１の運動メニューリストを参照することにより、主たる関節の関節スコアに応じて、推奨運動メニューを選定する。

　これによると、被験者の主たる関節の機能に合わせた難易度を有する基本動作を推奨することができるため、被験者の運動能力を効果的に向上させることができる。

　（６）上記（１）から（４）に記載の運動支援装置は、記憶装置をさらに備える。記憶装置は、複数種類の関節のうちの最も機能が劣っている主たる関節および２番目に機能が劣っている従たる関節の組合せごとに、難易度別に複数の複合動作が設定された第２の運動メニューリストを記憶する。処理装置は、複数種類の関節のうち最も関節スコアが低い関節を主たる関節に設定し、２番目に関節スコアが低い関節を従たる関節に設定する。処理装置は、第２の運動メニューリストを参照することにより、主たる関節の関節スコアおよび従たる関節の関節スコアの合計スコアに応じて、推奨運動メニューを選定する。

　これによると、被験者の主たる関節および従たる関節の機能に合わせた難易度を有する複合動作を推奨することができるため、被験者の運動能力を効果的に向上させることができる。

　（７）上記（１）から（６）に記載の運動支援装置において好ましくは、測定データは、被験者の歩行試験、タイムアップアンドゴー試験および片足立ち試験の少なくとも１つにおける測定データを含む。

　これによると、被験者の日常生活動作のための運動能力を測定したデータを用いることにより、被験者の運動能力の改善に最適な運動メニューを提供することができる。

　（８）上記（７）に記載の運動支援装置において好ましくは、測定データは、被験者の歩行試験における測定データを含む。指標は、歩行中の体重移動、左右バランスおよびリズムの少なくとも１つを含む。

　これによると、歩行中の体重移動、左右バランスおよびリズムに影響する関節の機能を定量的に評価することができる。よって、歩行能力の改善に最適な運動メニューを被験者に提供することができる。

　（９）上記（７）に記載の運動支援装置において好ましくは、測定データは、被験者のタイムアップアンドゴー試験における測定データを含む。指標は、椅子からの立上りに要した起立時間、往路および復路の歩行に要した歩行時間、転回に要した転回時間、および椅子への着座に要した着座時間のうちの少なくとも１つを含む。

　これによると、日常生活動作に必要な複合的な動作能力に影響する関節の機能を定量的に評価することができる。よって、日常生活動作のための関節の機能改善に最適な運動メニューを被験者に提供することができる。

　（１０）本開示の一態様に係る運動支援システムは、被験者の体に装着された慣性センサと、上記（１）から（９）に記載の運動支援装置とを備える。運転支援装置の通信インターフェイスは、慣性センサから測定データを取得する。

　上記（１０）に記載の運動支援システム１００によれば、慣性センサを用いて被験者の運動能力を測定することができるため、測定データを用いて簡便な構成で被験者に合わせた推奨運動メニューを選定することができる。これによると、リハビリの専門職が常駐していない施設においても、施設の利用者に対して適切な運動訓練を行なうことが可能となる。

　（１１）本開示の一態様に係る運動支援方法は、被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップとを備える。

　上記（１１）に記載の運動支援方法によれば、被験者の運動能力の測定データを用いて、運動能力に影響する複数の関節の機能を定量的に評価することができる。これにより、被験者または測定者は、運動能力の低下をもたらす要因として、どの関節の機能がどの程度低下しているのかを定量的に知ることができる。また、被験者の関節の機能に応じて、関節機能の改善（すなわち、運動能力の向上）に最適な運動メニューを選定して被験者に提供することが可能となる。

　（１２）本開示の一態様に係る運動支援プログラムは、運動支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。運動支援方法は、被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、算出された関節スコアに基づいて、被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップとを備える。

　上記（１２）に記載の運動支援プログラムによれば、被験者の運動能力の測定データを用いて、運動能力に影響する複数の関節の機能を定量的に評価することができる。これにより、被験者または測定者は、運動能力の低下をもたらす要因として、どの関節の機能がどの程度低下しているのかを定量的に知ることができる。また、被験者の関節の機能に応じて、関節機能の改善（すなわち、運動能力の向上）に最適な運動メニューを選定して被験者に提供することが可能となる。

　［実施形態の詳細］
　以下、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。

　＜運動支援システムの構成＞
　図１は、実施の形態に係る運動支援システム１００の構成を概略的に示す図である。実施の形態に係る運動支援システム１００は、被験者Ｍの運動能力の測定データに基づいて被験者Ｍの関節の機能を評価し、被験者Ｍの関節の機能を改善するための推奨運動メニューを被験者Ｍに提供するためのシステムである。

　本願明細書では、被験者Ｍの運動能力として、日常生活動作（ＡＤＬ：Activities　of　Daily　Living）のための動作能力を測定する。ＡＤＬのための動作能力とは、被験者Ｍの移動における動作能力であって、下肢筋力、バランス、歩行能力、易転倒性などの複合的な動作能力を含む。

　一般的に、関節の障害によって関節に痛みまたは変形が生じると、関節の可動域が狭められるため、関節の機能が低下する。関節機能の低下は、日常生活動作に支障をきたす。本実施の形態に係る運動支援システム１００は、このような関節機能が日常生活動作に及ぼす影響に着目したものであり、ＡＤＬための運動能力の測定データから被験者Ｍの関節機能を評価するように構成される。

　図１に示すように、運動支援システム１００は、加速度センサ１と、運動支援装置２とを備える。加速度センサ１と運動支援装置２とは、互いに無線通信する。具体的には、加速度センサ１は、運動支援装置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、運動支援装置２との間でデータを送受信する。

　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の身体に装着される。好ましくは、加速度センサ１は、被験者Ｍの体幹正中として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。

　加速度センサ１は「慣性センサ」の一実施例に対応する。慣性センサは、加速度センサに代えて、角速度センサまたは地磁気センサなどを用いることができる。あるいは、加速度センサ１と、角速度センサまたは地磁気センサなどの他のセンサとを組み合わせて用いることができる。

　加速度センサ１は、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。

　加速度センサ１は、測定した３軸加速度を測定データとして運動支援装置２へ出力する。なお、加速度センサ１は、被験者Ｍの移動中における３軸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。

　運動支援装置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、スマートフォンなどを適用することができる。運動支援装置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。運動支援装置２は、加速度センサ１に代えて、他のセンサ（図示せず）が出力する測定データを取得することができる。あるいは、運動支援装置２は、加速度センサ１および他のセンサに代えて、ユーザ（例えば測定者）からの測定データの入力を受け付けることにより、測定データを取得することができる。

　運動支援装置２は、取得された測定データに基づいて被験者Ｍの運動能力を測定し、測定された運動能力に基づいて被験者Ｍの関節機能を評価する。運動支援装置２は、関節機能の評価結果に基づいて、被験者Ｍの関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。運動支援装置２は、選定した推奨運動メニューを、運動能力の測定結果および関節機能の評価結果とともに、被験者Ｍに提供する。

　＜運動支援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支援システム１００のハードウェア構成を概略的に示す図である。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Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１６と、回路基板１８と、電源２０とを含む。

　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。

　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。

　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。

　通信Ｉ／Ｆ１６は、加速度センサ１が運動支援装置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Ｉ／Ｆ１６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Ｉ／Ｆ１６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。

　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Ｉ／Ｆ１６の各々を構成する回路部品を搭載する。

　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。

　運動支援装置２は、通信Ｉ／Ｆ４０と、処理装置４２と、回路基板４４と、電源４６と、表示部４８と、入力部５０とを含む。

　通信Ｉ／Ｆ４０は、運動支援装置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Ｉ／Ｆ４０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Ｉ／Ｆ４０は、運動支援装置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、受信信号を処理装置４２へ与える。

　処理装置４２は、ＣＰＵおよびメモリを含んで構成される。ＣＰＵは、記憶装置６８（図４参照）に記憶されているプログラムをメモリに展開して実行することにより、運動支援装置２の動作を制御する。運動支援装置２の制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。プログラムは運動支援プログラムを含む。処理装置４２は、運動支援プログラムを実行することにより、通信Ｉ／Ｆ４０から送信される測定データに基づいて、被験者Ｍの運動能力を測定する。処理装置４２は、さらに、運動能力の測定結果に基づいて被験者Ｍの関節機能を評価し、被験者Ｍの関節機能に見合った推奨運動メニューを選定することができる。処理装置４２の詳細については後述する。

　入力部５０は、ユーザの入力操作を受け付ける。入力部５０は、被験者Ｍの運動能力の測定データに関するユーザ入力を受け付けることができる。入力部５０は、ユーザの操作に応じて、操作内容を示す信号を処理装置４２へ出力する。入力部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。

　表示部４８は、処理装置４２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。処理装置４２は、運動支援プログラムの実行により、通信Ｉ／Ｆ４０および／または入力部５０から送信される測定データ、ならびに、運動能力の測定結果、関節機能の評価結果および推奨運動メニュー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、処理装置４２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。

　＜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。

　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、後述する運動能力評価を含む種々の動作を実行する。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。

　通信Ｉ／Ｆ１６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、運動支援装置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。

　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支援装置２へ送信する。運動支援装置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。

　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、運動支援装置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（運動支援装置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。

　このようにすると、加速度センサ１を用いて運動能力を測定する場合、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支援装置２へ送信することができる。したがって、運動支援装置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の運動機能を測定することができる。

　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。

　これによると、加速度センサ１と運動支援装置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の運動能力を測定することができる。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。

　＜運動支援装置２の機能的構成＞
　図４は、実施の形態に係る運動支援装置２の機能的構成を概略的に示す図である。

　図４に示すように、運動支援装置２において、通信Ｉ／Ｆ４０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処理装置４２に送信する。

　処理装置４２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、運動支援装置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、運動支援プログラムを含む。ＲＡＭは、運動支援装置２の各種機能を設定するためのデータ、測定データ、運動能力の評価結果を示すデータ、および、運動メニューを示すデータなどを記憶する。

　制御部６４は、少なくとも１つの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、運動支援装置２の動作を制御する。制御部６４は、運動支援プログラムに従って動作することにより、評価部７０および選定部７２としての機能を発揮する。

　評価部７０は、無線信号受信部６０および／または入力部５０により取得された測定データに基づいて、被験者Ｍの運動能力を測定する。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の運動能力を測定する。具体的には、評価部７０は、測定データに基づいて、被験者Ｍの運動能力を示す指標を算出する。

　評価部７０は、算出した指標を用いて、被験者Ｍの関節機能を評価する。評価部７０は、例えば理想値を満点として、関節ごとにその機能を点数化する。このようにして各関節の機能を点数化することにより、被験者Ｍの関節機能を定量的に評価することができる。

　選定部７２は、評価部７０からの評価結果を取得するとともに、入力部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、および運動メニューリストが含まれる。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。運動メニューリストは、推奨運動メニューを選定する際に用いられる。選定部７２は、運動メニューリストを参照することにより、評価部７０からの関節機能の評価結果に基づいて、被験者Ｍの関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する。

　制御部６４は、測定データ、評価部７０による運動能力の測定結果および関節機能の評価結果、ならびに選定部７２による推奨運動メニュー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。

　＜運動支援システムの動作＞
　次に、本実施の形態に係る運動支援システム１００の動作について説明する。

　本実施の形態では、被験者Ｍの運動能力の測定方法として、歩行試験と、タイムアップアンドゴー試験（以下、「ＴＵＧ試験」とも称する）とを採用する。歩行試験およびＴＵＧ試験はともに、被験者のＡＤＬを評価するための試験として広く用いられている。

　歩行試験では、被験者Ｍは、腰部に加速度センサ１を装着した状態で、前方へ真っ直ぐ所定の距離を歩行する。本実施の形態では、被験者Ｍは、時速０．５ｋｍ以上５ｋｍ以下の速度で歩行する場合を想定する。加速度センサ１は、被験者Ｍの歩行中における３軸加速度を測定し、測定データを通信Ｉ／Ｆ１６を介して運動支援装置２へ出力する。運動支援装置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。本願明細書では、歩行試験にて取得される測定データを「歩行データ」とも称する。

　図５は、人間の歩行周期と、歩行中の前後加速度、上下加速度および左右加速度との関係を示している。図５に示すように、人間の歩行周期は、一方の足（図５では右脚）の踵が接地してから次にこの足（右脚）の踵が接地するまでの時間をいう。地面に接して体重を支持している足を「立脚」といい、地面から離れて前に振り出される足を「遊脚」という。歩行周期は、地面に足が着いた状態である「立脚相」と、地面から足が離れた状態である「遊脚相」とから構成される。

　立脚相は、まず遊脚となった足の踵が地面に接する状態（踵接地）で開始し、拇指球も地面に接することで足裏全体が地面に接する状態（拇指球接地）、立脚のみで体重を支持し、身体が直立した状態（立脚中期）、足裏が地面に接した状態から踵が地面から離れる状態（踵離地）を経て、拇指球が地面から離れることにより、足が地面から離れる状態（拇指球離地）で終了する。すなわち、左右の各足において、踵接地から拇指球離地までの時間が立脚相となり、拇指球離地から踵接地までの時間が遊脚相となる。

　歩行中、人間の体重心は前後方向、左右方向および上下方向に移動する。図５には、人間が平地を歩行しているときの１歩行周期における前後加速度、上下加速度および左右加速度の時間波形の一例が示される。図５に示されるように、歩行時には左右の足が交互に立脚となることで、前後方向、左右方向および上下方向の各加速度の時間波形には周期性が現れる。なお、図５以降に示す加速度の時間波形では、前方向、上方向および右方向の各々を正方向としているが、後方向、下方向および左方向の各々を正方向としてもよい。

　運動支援装置２は、歩行データに含まれる３軸加速度の時間波形を用いて、被験者Ｍの運動能力（歩行能力）を測定する。具体的には、運動支援装置２は、歩行データを用いて、被験者Ｍの歩行能力を示す指標を算出する。本実施の形態では、被験者Ｍの歩行能力を示す指標として、左右バランス、体重移動およびリズムを算出する。なお、歩行能力を示す指標はこれらに限定されず、任意の好適な指標を用いることができる。指標の算出方法については後述する。

　図６は、ＴＵＧ試験の概要を説明するための図である。図６に示すように、ＴＵＧ試験では、椅子から一定距離離れた地点に目印が設置される。椅子から目印までの距離は、一般的に３ｍに定められている。最初に、被験者Ｍは椅子に腰掛けた状態で待機している。このとき、被験者Ｍは、両足の先端を揃え、かつ肩幅程度に開脚させるとともに、両手を大腿部の前面に置いた姿勢をとっている。この状態で、測定者からスタートの合図を受けると、被験者Ｍは、椅子から立ち上がり、３ｍ先の目印に向かって歩行する。続いて、被験者Ｍは、目印を回って方向転換し、再び椅子に着座する。

　被験者Ｍの一連の動作は、椅子からの「立ち上がり」、椅子から目印までの歩行である「往路歩行」、目印を回って方向転換する「転回」、目印から椅子までの歩行である「復路歩行」および、椅子に着座するための「座り」の５つの動作に分解することができる。

　測定者は、この一連の動作において、被験者Ｍが椅子から立ち上がってから再び椅子に着座するまでの経過時間を計測する。なお、ＴＵＧ試験は、被験者Ｍが目印を時計回りに回って方向転換する場合と、被験者Ｍが目印を反時計回りに回って方向転換する場合との合計２回実施し、各々の経過時間を計測するものとする。

　ＴＵＧ試験は、通常、測定者がストップウォッチを用いて当該経過時間を目視で計測することによって行なわれる。本実施の形態では、運動支援装置２は、加速度センサ１から受信した測定データを用いて、ＴＵＧ試験における経過時間を自動的に計測するように構成される。具体的には、加速度センサ１は、ＴＵＧ試験中における３軸加速度を測定し、測定データを通信Ｉ／Ｆ１６を介して運動支援装置２へ出力する。運動支援装置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。本願明細書では、ＴＵＧ試験にて取得される測定データを「ＴＵＧデータ」とも称する。運動支援装置２は、ＴＵＧデータに基づいて、被験者Ｍが椅子から立ち上がる時刻（離殿時刻）と、被験者Ｍが椅子に着座する時刻（着座時刻）とを検出する。運動支援装置２は、検出された離殿時刻および着座時刻を用いて、離殿時刻から着座時刻までの経過時間を算出する。

　運動支援装置２はさらに、離殿時刻から着座時刻までの経過時間における３軸加速度の時間波形を用いて、被験者Ｍの運動能力を示す指標を算出する。具体的には、運動支援装置２は、被験者Ｍの運動能力を示す指標として、立ち上がりに要した時間（以下、「起立時間」とも称する）、往路歩行、転回および復路歩行に要した時間（以下、「歩行転回時間」とも称する）、および着座に要した時間（以下、「着座時間」とも称する）を算出する。指標の算出方法については後述する。

　運動支援装置２は、歩行データおよびＴＵＧデータから算出された指標に基づいて、被験者Ｍの関節機能を評価する。運動支援装置２は、後述するように、関節ごとに、理想値を満点として機能を点数化するように構成される。各関節の機能を点数化することによって、ＡＤＬに影響する主要な関節のうちのどの関節の機能が劣っているのかを定量的に評価することができる。その結果、関節機能の改善に効果的な運動メニューを、被験者Ｍに提供することが可能となる。

　図７は、実施の形態に係る運動支援システム１００により実行される運動支援の処理手順を説明するためのフローチャートである。図７の例では、運動支援装置２は、運動支援プログラムを実行することにより、加速度センサ１と無線通信して運動支援処理を実行する。

　図２～図４および図７を参照して、加速度センサ１においては、ステップ（以下は、ステップをＳと記載する）Ｓ０１により、被験者Ｍの腰部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、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。

　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、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、Ｓ０４にて、センサ部１０は、被験者Ｍの腰部に生じる３軸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。

　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が動作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が動作を開始したと判定する。

　被験者Ｍが動作を開始すると（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、Ｓ０６において、センサ部１０は、動作中の被験者Ｍの腰部に生じる３軸加速度を測定する。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。なお、測定データには、歩行試験にて取得される測定データである歩行データと、ＴＵＧ試験にて取得される測定データであるＴＵＧ試験データとが含まれる。一方、被験者Ｍが移動を開始していない場合（Ｓ０５のＮＯ判定時）、処理は終了する。

　信号処理回路２４は、Ｓ０７において、測定データ（歩行データおよびＴＵＧデータ）の保存先として、運動支援装置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、Ｓ０８に進み、通信Ｉ／Ｆ１６（無線信号送信部２８）を介して、測定データを運動支援装置２へ送信する。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、Ｓ０９に進み、測定データを記憶部１４に記憶する。

　運動支援装置２においては、Ｓ１１において電源４６が投入されて起動すると、Ｓ１２において、制御部６４は、入力部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）、Ｓ１３に進み、通信Ｉ／Ｆ４０は、加速度センサ１の測定データ（歩行データおよびＴＵＧ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。

　Ｓ１４において、通信Ｉ／Ｆ４０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、および運動メニューリストが含まれる。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。運動メニューリストは、被験者Ｍの関節機能に応じて推奨運動メニューを選定するときに用いられる。

　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および外部データを記憶装置６８に記録する。Ｓ１５では、制御部６４は、測定データに含まれる前後加速度の時間波形に基づいて、前後加速度の標準偏差の時間波形を生成する。前後加速度の標準偏差が基準標準偏差以下となる状態が一定時間継続している場合、制御部６４は、被験者Ｍが静止状態であると判定して記憶装置６８への測定データの記録を開始する。制御部６４は、さらに、前後加速度の標準偏差に変動が現われた後、その変動が減少して、前後加速度の標準偏差が基準標準偏差以下となる状態が一定時間継続している場合、被験者Ｍが静止状態であると判定して記憶装置６８への測定データの記録を終了する。

　Ｓ１６において、制御部６４は、記憶装置６８に記録された測定データ（歩行データおよびＴＵＧデータ）を用いて、被験者Ｍの運動能力を測定する。制御部６４は、運動能力の測定結果に基づいて、被験者Ｍの関節機能を評価する。図８は、図７のステップＳ１６に示す関節機能の評価の処理手順を説明するためのフローチャートである。

　図８に示すように、制御部６４は、Ｓ１６０にて記憶装置６８から測定データ（歩行データおよびＴＵＧデータ）を取り込むと、最初にＳ１６１により、測定データを用いて被験者Ｍの運動能力の指標を算出する。

　次に、Ｓ１６２において、制御部６４は、算出された複数の指標を、理想値を満点として点数化することにより、被験者Ｍの「運動能力スコア」を算出する。運動能力スコアは、歩行データから算出される指標に基づいた「歩行スコア」と、ＴＵＧデータから算出される指標に基づいた「ＴＵＧスコア」とを含む。歩行スコアは、左右バランス、体重移動およびリズムの各々についてのスコアを含む。ＴＵＧスコアは、起立時間、歩行転回時間および着座時間の各々についてのスコアを含む。

　次に、Ｓ１６３により、制御部６４は、Ｓ１６２で算出された運動能力スコアを用いて、被験者Ｍの関節機能を点数化する。Ｓ１６３では、制御部６４は、予め選定された複数の関節の各々の機能を、理想値を満点として点数化することにより、「関節スコア」を算出する。

　Ｓ１６４では、制御部６４は、Ｓ１６２およびＳ１６３で算出された運動機能スコアおよび関節スコアを、被験者Ｍの測定データ（歩行データおよびＴＵＧデータ）と関連付けて、運動支援装置２の記憶装置６８に記録する。

　以降、図８に示されるＳ１６１～１６３の各々の処理について詳細に説明する。
　（Ｓ１６１：指標の算出）
　Ｓ１６１では、制御部６４は、歩行データを用いて、被験者Ｍの運動能力（歩行能力）を示す指標を算出する。本実施の形態では、被験者Ｍの歩行能力を示す指標として、左右バランス、体重移動およびリズムを算出する。「左右バランス」とは、移動に伴う体重心の左右方向のバランスをいう。「体重移動」とは、移動に伴う右脚および左脚間の体重移動をいう。「リズム」とは歩調をいう。以下、図９～図１１を用いて、左右バランス、体重移動およびリズムの各々を算出する方法について簡単に説明する。なお、各指標の算出方法はこれに限らず、公知の算出方法を用いることができる。

　（１）左右バランス
　図９は、歩行試験中に測定された左右加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、少なくとも１歩行周期における左右加速度の時間波形を用いて、左右バランスを算出する。

　図９に示すように、左右加速度の時間波形には、左踵が接地した時刻ＨＣの直後に右方向にピークが現れ、右踵が接地した時刻ＨＣの直後に左方向にピークが現れる。これは、歩行時の体重心は、右踵の接地によって左方向に移動し、左踵の接地によって右方向に移動するためである。

　制御部６４は、左踵接地時刻ＨＣから左立脚中期時刻Ｍｓまでの右方加速度の時間波形および、右踵接地時刻ＨＣから右立脚中期時刻Ｍｓまでの左方加速度の時間波形に基づいて左右バランスを算出する。具体的には、制御部６４は、左踵接地時刻ＨＣから左立脚中期時刻Ｍｓまでの右方加速度の時間波形を時間積分した積分値Ｓｌを算出する。制御部６４はまた、右踵接地時刻ＨＣから右立脚中期時刻Ｍｓまでの左方加速度の時間波形を時間積分した積分値Ｓｒを算出する。そして、制御部６４は、積分値Ｓｒと積分値Ｓｌとの比Ｓｒ／Ｓｌに基づいて、左右バランスを算出する。

　正しい姿勢で移動している場合、右方向のピークと左方向のピークとは等しい高さとなるため、積分値Ｓｌと積分値Ｓｒとが等しくなる。その結果、比Ｓｒ／Ｓｌは１（＝理想値）に近い値を示す。一方、体重心が左寄りに傾いていると、右踵の接地時に体重心が左方向に移動し、積分値Ｓｒが大きくなるため、比Ｓｒ／Ｓｌは１より大きい値となる。反対に、体重心が右寄りに傾いていると、積分値Ｓｌが大きくなるため、比Ｓｒ／Ｓｌは１より小さい値となる。

　（２）体重移動
　図１０は、歩行試験中に測定された上下加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、少なくとも１歩行周期における上下加速度の時間波形を用いて、体重移動を算出する。

　図１０に示すように、一方の足（左脚）の踵が接地した時刻の前後において、上下加速度の時間波形には２つのピークが現れる。１つめのピークは、左踵接地時刻直前の時刻に現れる。この時刻は、右脚の拇指球で地面を蹴り出した時刻に対応する。２つめのピークは、左踵接地時刻直後の時刻に現れる。この時刻は、左脚の拇指球で地面を踏み込んだ時刻に対応する。このような時間波形は、左踵の接地前に右脚の拇指球で地面を蹴り出すことによって体重心が上昇し、続いて左踵の接地後に左脚の踵部で地面を踏み込むことによって体重心が再び上昇するために生じると推定される。

　しかしながら、運動能力が低下すると、踵部で地面を踏み込む動作が難しくなる場合がある。その結果、上下加速度の時間波形においては、２つめのピークの高さが低くなる、もしくは、２つめのピークが現れなくなる。

　制御部６４は、踵接地時刻付近の上下加速度の時間波形から１つめのピークの高さｈ１および２つめのピークの高さｈ２を算出する。そして、制御部６４は、高さｈ１と高さｈ２との比（ｈ２／ｈ１）に基づいて、体重移動を算出する。２つめのピークの高さｈ２が低くなるほど、比ｈ２／ｈ１は小さい値となる。

　（３）リズム
　図１１は、歩行試験中に測定された加速度の時間波形の一例を示している。制御部６４は、複数の歩行周期における前後加速度の時間波形を用いて、リズムを算出する。

　図１１に示すように、前後加速度の時間波形には、右踵接地時刻ＨＣにおけるピークと、左踵接地時刻ＨＣにおけるピークとが交互に現れる。制御部６４は、歩行周期ごとに、右踵接地時刻ＨＣから次の左踵接地時刻ＨＣまでの時間間隔Ｔｒと、左踵接地時刻ＨＣから次の右踵接地時刻ＨＣまでの時間間隔Ｔｌとを算出する。そして、制御部６４は、複数の歩行周期について算出した時間間隔Ｔｒ，Ｔｌの標準偏差を算出する。

　標準偏差は、時間間隔Ｔｒおよび時間間隔Ｔｌのばらつきの大きさを表している。被験者Ｍの運動能力が正常である場合、時間間隔Ｔｒと時間間隔Ｔｌとがほぼ均等となるため、標準偏差は小さい値となる。しかしながら、運動能力が低下すると、時間間隔Ｔｒと時間間隔Ｔｌとが不均等となるため、標準偏差は大きい値となる。

　（４）起立時間、歩行転回時間および着座時間
　図８に戻って、Ｓ１６１では、制御部６４はさらに、ＴＵＧデータを用いて、被験者Ｍの運動能力を示す指標を算出する。本実施の形態では、被験者Ｍの運動能力を示す指標として、起立時間、歩行転回時間および着座時間を算出する。「起立時間」とは立ち上がりに要した時間をいう。「歩行転回時間」とは往路歩行、転回および復路歩行に要した時間をいう。「着座時間」とは着座に要した時間をいう。なお、運動能力を示す指標はこれに限らず、起立時間、歩行時間、転回時間および着座時間を算出する構成としてもよい。「歩行時間」とは往路および復路の歩行に要した時間をいう。「転回時間」とは転回に要した時間をいう。

　以下、図１２を用いて、起立時間、歩行転回時間および着座時間の各々を算出する方法について簡単に説明する。なお、各指標の算出方法はこれに限らず、公知の算出方法を用いることができる。

　図１２（Ａ）は、ＴＵＧ試験中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。図１２（Ａ）に示す時間波形の始点は、運動支援装置２の記憶装置６８が測定データの記録を開始した時点に対応し、時間波形の終点は記憶装置６８が測定データの記録を終了した時点に対応する。

　図１２（Ａ）に示すように、前後加速度の時間波形は、前後加速度が０［ｍ／ｓ^２］付近で安定する２つの区間と、この２つの区間に前後を挟まれるように、前後加速度が変動する区間とを有している。この前後加速度が変動する区間は、被験者ＭがＴＵＧ試験における一連の動作（図６参照）を行なっている時間を反映している。したがって、前後加速度が変動する区間における前後加速度の時間波形を分析することにより、一連の動作の流れを特定することができる。本実施の形態では、前後加速度の時間波形を用いて、起立時間、歩行転回時間および着差時間を算出する方法について説明する。なお、左右加速度または上下加速度の時間波形を用いても、同様の方法により起立時間、歩行転回時間および着座時間を算出することができる。

　図１２（Ｂ）には、図１２（Ａ）の時間波形を基に生成された、前後加速度の標準偏差の時間波形が示される。標準偏差の時間波形は、１回のサンプリングごとに時間窓をずらしながら前後加速度の標準偏差を算出することによって生成することができる。標準偏差は、公知の式を用いて算出すればよく、例えば、サンプリング点ごとの前後加速度と、全サンプリング点の前後加速度の平均値との差を二乗平均した上で、それの正の平方根を算出すればよい。

　制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形に現れる顕著な変化を捉えることにより、離殿時刻および着座時刻を検出する。具体的には、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、標準偏差が最初に閾値を超えた時刻（図中の時刻Ｔ１に相当）を離殿時刻として検出する。また、制御部６４は、標準偏差が最後に閾値を超えた時刻（図中の時刻Ｔ２に相当）を着座時刻として検出する。制御部６４は、着座時刻Ｔ２から離殿時刻Ｔ１を減算することにより、被験者Ｍが椅子から立ち上ってから再び椅子に着座するまでにかかった経過時間を算出する。

　制御部６４はさらに、前後加速度の標準偏差の時間波形を用いて、離殿時刻から着座時刻までの経過時間における前後加速度の時間波形を、立上り、往路歩行、転回、復路歩行および座りの５つの動作にそれぞれ対応する５つの区間に分解する。

　具体的には、制御部６４は、前後加速度の標準偏差の時間波形において、閾値ＳＤ０以上の大きさを有するピーク値が現れるタイミングを検出する。図１２（Ｂ）に示すように、標準偏差の時間波形には、ピーク値が規則的に現れる時間と、ピーク値がほとんど現れない時間とが存在する。制御部６４は、離殿時刻Ｔ１以降、最初にピーク値が規則的に現れる時間を往路歩行に対応すると判断する。制御部６４は、次にピーク値が規則的に現れる時間を復路歩行に対応すると判断する。さらに、制御部６４は、離殿時刻Ｔ１から往路歩行までの時間を立上りに対応すると判断し、復路歩行から着座時刻Ｔ２までの時間を座りに対応すると判断する。制御部６４は、判断結果に基づいて、起立時間、歩行転回時間および着座時間を算出する。

　（Ｓ１６２：運動能力スコアの算出）
　Ｓ１６２では、制御部６４は、Ｓ１６１で算出された複数の指標に基づいて、被験者Ｍの運動能力スコアを算出する。図１３は、運動能力スコアの概要を示す図である。運動能力スコアは、歩行スコアと、ＴＵＧスコアとを含む。ＴＵＧスコアは、時計回りときのＴＵＧデータと、反時計回りのときのＴＵＧデータとを含む。

　（１）歩行スコア
　制御部６４は、体重移動、左右バランスおよびリズムの各々を、理想値を満点として点数化することにより、歩行スコアを算出する。

　具体的には、制御部６４は、体重移動について、比ｈ２／ｈ１の理想値を満点（１０点）として、算出した比ｈ２／ｈ１を点数化する。比ｈ２／ｈ１が小さくなるほど、体重移動のスコアは低い値となる。制御部６４は、１～１０点の範囲で体重移動のスコアを算出する。

　制御部６４は、左右バランスについて、比Ｓｒ／Ｓｌ＝１（理想値）を満点（１０点）として、算出した比Ｓｒ／Ｓｌを点数化する。比Ｓｒ／Ｓｌが１から離れるほど、左右バランスのスコアは低い値となる。制御部６４は、１～１０点の範囲で左右バランスのスコアを算出する。

　制御部６４は、リズムについて、時間間隔ＴｒおよびＴｌの標準偏差の理想値を満点（１０点）として、算出した標準偏差を点数化する。標準偏差が大きくなるほど、リズムのスコアは低い値となる。制御部６４は、１～１０点の範囲でリズムのスコアを算出する。

　（２）ＴＵＧスコア
　制御部６４は、起立時間、着座時間および歩行転回時間の各々を、理想値を満点として点数化することにより、ＴＵＧスコアを算出する。

　具体的には、制御部６４は、起立時間、着座時間および歩行転回時間の各々について、理想値を満点として、算出した時間を点数化する。図１４は、ＴＵＧスコアの概要を示す図である。

　図１４に示すように、制御部６４は、起立時間および着座時間（単位：秒）の各々について、理想値を６点として、１～６点の範囲でスコアを算出する。例えば、起立時間は、「０．４秒以下」を理想値として、算出した時間が大きくなるほどスコアが低くなる。起立時間が１．４秒以上になると、起立時間のスコアは最低値（１点）となる。

　制御部６４は、歩行転回時間（単位：秒）について、理想値を８点として、１～８点の範囲でスコアを算出する。歩行転回時間は、「８秒以下」を理想値として、算出した時間が大きくなるほどスコアが低くなる。歩行転回時間が３０秒以上になると、歩行転回時間のスコアは最低値（１点）となる。制御部６４は、時計回りおよび反時計回りの各々についてＴＵＧスコアを算出する。

　制御部６４は、時計回りのときの起立時間のスコアと、反時計回りのときの起立時間のスコアとを加算し、起立時間のスコアを算出する。制御部６４は、時計回りのときの歩行転回時間のスコアと、反時計回りのときの歩行転回時間のスコアとを加算し、歩行転回時間のスコアを算出する。制御部６４は、時計回りのときの着座時間のスコアと、反時計回りのときの着座時間のスコアとを加算し、着座時間のスコアを算出する。

　図１３の例では、歩行スコアの合計値の最低値は３点であり、最高値は３０点である。ＴＵＧスコアの合計値の最低値は６点であり、最高値は４０点である。運動能力スコア全体において、歩行スコアの配点に比べて、ＴＵＧスコアの配点が高くなっている。これは、ＴＵＧ試験では、歩行に加えて、立ち上がる、身体の向きを変える、バランスをとるなどの複合的な動作能力が必要とされるため、歩行試験に比べて、ＡＤＬをより反映していることに基づいている。

　なお、歩行スコアおよびＴＵＧスコア間の配点の比率および指標ごとの配点については、図１３および図１４の例に限定されることなく、測定者が評価の目的に応じて、任意に設定することができる。したがって、歩行スコアの配点とＴＵＧスコアの配点とを同じ値とすることもできる。

　（Ｓ１６３：関節スコアの算出）
　Ｓ１６３では、制御部６４は、Ｓ１６２で算出された運動能力スコアに基づいて、被験者Ｍの関節の機能を点数化する。図１５Ａおよび図１５Ｂは、評価対象に選定された関節の種類を示す図である。

　関節機能の評価においては、ＡＤＬに影響する主要な関節が評価対象に選定される。本実施の形態では、その一態様として、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、頸部肩甲骨、肩関節、体幹腹部、股関節、膝関節および脚関節の合計６種類の関節を評価対象に選定するものとする。主要な関節の数および種類はこれに限定されることなく、測定者が評価の目的に応じて、任意に設定することができる。

　図１５Ａおよび図１５Ｂに示す６種類の関節は、運動の自由度の高い関節と、運動の自由度が低い関節とに分類することができる。運動の自由度とは、関節を動かすことができる方向を意味する。運動の自由度が高い関節には、肩関節、体幹腹部および股関節が含まれる。運動の自由度の低い関節には、足関節、頸部肩甲骨、膝関節が含まれる。

　例えば、肩関節は、屈曲および伸展、内転および外転、内旋および外旋の合計６つの運動が可能である。屈曲および伸展は矢状面上の運動であり、内転および外転は前傾面上の運動であり、内旋および外旋は水平面上の運動である。このように肩関節は３次元的に動かすことができるため、自由度は「３」となる。肩関節と同様に、股関節の自由度は「３」となる。体幹腹部は、１つの関節を指しているのではなく、骨盤および腰椎などの３つ以上の骨および関節を含む領域を指すため、自由度を「３以上」として扱う。

　一方、膝関節は、屈曲および伸展の運動しかできないため、自由度は「１」となる。足関節は、屈曲および伸展の運動と、内旋および外旋の運動とが可能であるため、自由度は「２」となる。頸部肩甲骨は３方向に動かすことができる。しかし、球状関節であり、３６０度回転可能な肩関節に比べると制約があるために、頸部肩甲骨は肩関節よりも自由度が低い。

　基本的に、自由度の高い関節は体の中枢近くに位置し、自由度の低い関節は体の末端近くに位置している。ただし、肩関節および頸部肩甲骨に関しては、これとは対照的に、自由度の低い頸部肩甲骨が体の中枢近くに位置し、自由度の高い肩関節が末端近くに位置している。

　人間の動作は、基本的に、自由度の高い関節と自由度の低い関節との連動によって成り立っている。このような複数の関節の連動は「運動連鎖（Kinetic　Chain；ＫＣ）」と称される。運動連鎖には、開運動連鎖（Open　Kinetic　Chain；ＯＫＣ）と、閉運動連鎖（Closed　Kinetic　Chain；ＣＫＣ）とがある。開運動連鎖とは、末端の関節が自由な状態での運動連鎖である。閉運動連鎖とは、末端の関節が外部抵抗と接している状態での運動連鎖である。

　本実施の形態に係る運動支援システム１００では、上述した複数の運動能力スコアの各々と、その動作に影響する主要な関節とを紐付けることにより、各運動能力スコアを、これに紐付けられた主要な関節のスコアに変換する。これによると、６種類の関節の機能をスコアで表わすことができるため、各関節の機能を定量的に評価することが可能となる。

　図１６は、運動能力スコアと評価対象となる関節との対応関係を説明する図である。図１６に示すように、歩行スコアおよびＴＵＧスコアの各々について、評価対象となる複数の関節が設定されている。

　図１６に示すように、１つの運動能力スコアについて、２～３種類の関節が評価対象に設定されている。この２～３種類の関節は、対応する運動能力スコアが示す動作に影響する主要な関節であり、動作中に運動連鎖が生じる関節に相当する。なお、１つの運動能力スコアに紐付けられる関節の種類および個数は、測定者が評価目的に応じて、任意に設定することができる。

　図１６の例では、歩行スコアのうちの「体重移動」については、股関節および足関節が評価対象に設定されている。図５に示したように、一方の足の踵接地時刻において、当該足は遊脚相から立脚相に遷移する。遊脚相では足裏が接地していないため、開運動連鎖（ＯＫＣ）が生じる。このとき、下肢のコントロールは股関節によって行なわれる。一方、立脚相では足裏が接地しているため、閉運動連鎖（ＣＫＣ）が生じる。このとき、下肢のコントロールは足関節によって行なわれる。

　歩行中の体重移動においては、遊脚相から立脚相への遷移に伴い、下肢のコントロールは股関節（自由度の高い関節）から足関節（自由度の低い関節）に遷移する。このように股関節および足関節の運動連鎖が歩行中の体重移動に影響を及ぼすため、体重移動に基づいて、股関節および足関節の運動連鎖を評価することができる。

　歩行スコアのうちの「左右バランス」については、頸部肩甲骨および肩関節が評価対象に設定されている。上述したように、体の中枢にある頸部肩甲骨は、体の末端にある肩関節に比べて自由度が小さい。ただし、頸部肩甲骨は、他の関節とは異なり、左右方向にスライドするという特殊な動きをすることができる。これは、頭部および目が傾かないように調整するためである。具体的には、歩行中、目、口および肩の各々の左右方向のラインが地面と平行になるように、頸部肩甲骨がスライドすることによって、左右バランスをとることができる。これは、歩行中、目および腕を多用するためである。言い換えれば、左右バランスは、目および腕を多用するための補助機能である。頸部肩甲骨および肩関節の運動連鎖が歩行中の左右バランスに影響を及ぼす。よって、左右バランスに基づいて、頸部肩甲骨および肩関節の運動連鎖を評価することができる。

　歩行スコアのうちの「リズム」については、体幹腹部および膝関節が評価対象に設定されている。リズムは、遊脚相中の下腿の振り出し動作と捉えることができる。下腿の振り出し動作では、足裏が接地していないため、開運動連鎖（ＯＫＣ）が生じる。遊脚相の前半では、自由度の高い体幹腹部によって下腿の動きがコントロールされる。遊脚相の後半では、自由度の低い膝関節によって下腿の動きがコントロールされる。このように体幹腹部および膝関節の運動連鎖が歩行中のリズムに影響を及ぼす。よって、リズムに基づいて、体幹腹部および膝関節の運動連鎖を評価することができる。

　ＴＵＧスコアのうちの「起立時間」については、頸部肩甲骨、肩関節および膝関節が評価対象に設定されている。椅子から立ち上がるためには、予備動作として、上半身の重心を下半身の重心に近づけることにより、上半身の重心を前方へ移動させる。この予備動作は、頸部肩甲骨および肩関節をコントロールすることによって行なわれる。次に、本動作として、両膝を前方に移動させる。この本動作は膝関節を動かすことによって行なわれる。すなわち、頸部肩甲骨、肩関節および膝関節の動きが起立時間に影響を及ぼす。よって、起立時間に基づいて、頸部肩甲骨、肩関節および膝関節の機能を評価することができる。

　ＴＵＧスコアのうちの「歩行転回時間」については、肩関節、体幹腹部および股関節が評価対象に設定されている。往路歩行から転回するためには、軸回転できる関節の動きが必要となる。軸回転できる関節は、肩関節、体幹腹部および股関節である。これら３つの関節を動かすことによって、被験者Ｍは、目印を中心として弧を描くように滑らかに転回することができる。一方、パーキンソン病などによって上記３つの関節の機能が低下している場合には、被験者は目印を中心として弧を描くことが困難となるため、転回に多くの時間がかかることになる。このように肩関節、体幹腹部および股関節が歩行中の転回に影響を及ぼす。よって、歩行転回時間に基づいて、肩関節、体幹腹部および股関節の機能を評価することができる。

　ＴＵＧスコアの「着座時間」については、体幹腹部、股関節および足関節が評価対象に設定されている。椅子に着座するためには、臀部を椅子の座面まで正しく運ぶことが必要となる。予備動作では、足関節を背屈させるための閉運動連鎖（ＣＫＣ）が生じる。本動作では、股関節または体幹腹部の筋を使って、臀部をゆっくりと座面に下ろす。なお、着座には、予備動作の方が本動作よりも重要であるため、足関節の機能が重要となる。このように体幹腹部、股関節および足関節の動きが着座時間に影響を及ぼす。よって、着座時間に基づいて、体幹腹部、股関節および足関節の機能を評価することができる。

　制御部６４は、図１６に示す対応関係に従って、各運動能力スコアを、これに紐付けられた複数種類の関節に対して配分する。具体的には、制御部６４は、歩行スコアを、対応する２種類の関節に対して配分する。２種類の関節に対する歩行スコアの配分比率は、測定者が任意に設定することができる。歩行スコアの配分には、一方の関節にのみに配点し、他方の関節には配点しない場合も含めることができる。

　本実施の形態では、制御部６４は、歩行スコアを、対応する２種類の関節に対して均等に配分するものとする。すなわち、体重移動のスコアは、股関節および足関節に対して均等に配分される。例えば、体重移動のスコアが１０点である場合、股関節および足関節には５点ずつ配分されることになる。左右バランスおよびリズムの各々についても、そのスコアは、対応する２種類の関節に対して均等に配分される。

　制御部６４はさらに、ＴＵＧスコアを、対応する３種類の関節に対して配分する。３種類の関節に対するＴＵＧスコアの配分比率は、測定者が任意に設定することができる。ＴＵＧスコアの配分には、３種類の関節のうちの１または２種類の関節に配点し、残りの関節には配点しない場合も含めることができる。

　本実施の形態では、制御部６４は、ＴＵＧスコアを、３種類の関節に対して均等に配分するものとする。すなわち、起立時間のスコアは、頸部肩甲骨、肩関節および膝関節に対して均等に配分される。例えば、起立時間のスコアが１２点である場合、頸部肩甲骨、肩関節および膝関節には４点ずつ配分されることになる。着座時間および歩行転回時間の各々についても、そのスコアは、対応する３種類の関節に対して均等に配分される。

　次に、制御部６４は、６種類の関節の各々について、配分された点数を合計することにより、関節スコアを算出する。具体的には、制御部６４は、左右バランスの配点と起立時間の配点とを加算して頸部肩甲骨のスコアを算出する。制御部６４は、左右バランスの配点、起立時間の配点および歩行転回時間の配点を加算して肩関節のスコアを算出する。制御部６４は、リズムの配点、着座時間の配点および歩行転回時間の配点を加算して体幹腹部のスコアを算出する。制御部６４は、体重移動の配点、着座時間の配点および歩行転回時間の配点を加算して股関節のスコアを算出する。制御部６４は、リズムの配点と起立時間の配点とを加算して膝関節のスコアを算出する。制御部６４は、体重移動の配点と着座時間の配点とを加算して足関節のスコアを算出する。

　このようにして、頸部肩甲骨のスコア、肩関節のスコア、体幹腹部のスコア、股関節のスコア、膝関節のスコアおよび、足関節のスコアが算出される。頸部肩甲骨のスコア、膝関節のスコアおよび足関節のスコアの各々は、最低値が１点であり、最高値が２２点である。肩関節のスコア、体幹腹部のスコアおよび股関節のスコアの各々は、最低値が１点であり、最高値が３８点である。

　被験者の運動能力が低下したことによって運動能力スコアが低い値を示す場合には、当該運動能力に対応する２または３種類の関節に配分される点数が低くなる。そのため、対応する関節スコアも低い値となる。すなわち、運動能力スコアが低下すると、これに対応する関節スコアも低下することになる。これによると、被験者または測定者は、運動能力が低下した要因として、６種類の関節のうちのどの関節の機能が低下しているのかを定量的に知ることができる。

　（Ｓ１７：推奨運動メニューの選定）
　図７のＳ１７においては、制御部６４は、Ｓ１６にて算出された関節スコアに基づいて、被験者Ｍのための推奨運動メニューを選定する。図１７は、図７のステップＳ１７に示す推奨運動メニューの選定の処理手順を説明するためのフローチャートである。

　図１７に示すように、Ｓ１７１において、制御部６４は、６種類の関節の各々について、そのスコアに基づいて推奨運動メニューの難易度を決定する。図１８は、関節スコアと運動メニューの難易度との関係を示す図である。図１８の例では、運動メニューの難易度は、難易度Ａ，Ｂ，Ｃの３段階に設定されている。難易度Ａは最も難易度が低く、難易度Ｃは最も難易度が高い。難易度ごとにスコアの範囲が設定されている。なお、難易度は３よりも多い段階に設定することができる。

　制御部６４は、関節ごとにスコアがどの範囲に属しているかに基づいて、推奨運動メニューの難易度を決定する。例えば、頸部肩甲骨のスコアが１２点である場合、制御部６４は、頸部肩甲骨の機能を改善するための推奨運動メニューの難易度を、難易度Ｂに決定する。

　次に、Ｓ１７２において、制御部６４は、６種類の関節の中から、最もスコアが低い関節を抽出する。制御部６４は、抽出した関節を「主たる関節」に設定する。「主たる関節」とは、６種類の関節のうち最も機能が劣っている関節であり、機能改善の必要性が最も高い関節である。

　Ｓ１７３において、制御部６４は、Ｓ１７１にて決定された推奨運動メニューの難易度に応じて、主たる関節についての推奨運動メニューを選定する。図１９は、運動メニューリストの一例を示す図である。図１９に示すように、運動メニューリストは、複数の運動メニューを含む。各運動メニューは、主たる関節を動かす基本動作に相当する。各運動メニューには、主たる関節の可動方向、難易度、実施時の姿勢および注意事項が設定されている。運動メニューリストは「第１の運動メニューリスト」の一実施例に対応する。

　図１９の例では、１番目～８番目の運動メニューは、頸部肩甲骨を動かす基本動作の運動メニューである。図２０Ａに示すように、１番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態（または立っている状態）で頸椎を屈曲および伸展させる運動であり、難易度がＣである。図２０Ｂに示すように、２番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態で頸椎を右屈および左屈させる運動であり、難易度がＡである。図２０Ｃに示すように、３番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態で頸椎を右回旋および左回旋させる運動であり、難易度がＢである。

　９番目～１９番目の運動メニューは、肩関節を動かす基本動作の運動メニューである。図２０Ｄに示すように、９番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態（または立った状態）で腕を前方に振り出すことによって肩関節を屈曲させる運動であり、難易度がＣである。図２０Ｅに示すように、１０番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態で腕を後方に振り出すことによって肩関節を伸展させる運動であり、難易度がＡである。

　２０番目～２６番目の運動メニューは、体幹腹部を動かす基本動作の運動メニューである。２７番目～３３番目の運動メニューは、股関節を動かす基本動作の運動メニューである。３４番目～３６番目の運動メニューは、膝関節を動かす基本動作の運動メニューである。３７番目以降の運動メニューは、足関節を動かす基本動作の運動メニューである。

　このように運動メニューリストには、関節ごとに、難易度別に複数の基本動作の運動メニューが設定されている。制御部６４は、運動メニューリストを参照し、主たる関節の複数の運動メニューの中から、決定した難易度の運動メニューを推奨運動メニューに選定する。

　（Ｓ１８：推奨運動メニューの表示）
　図７のＳ１８においては、制御部６４は、Ｓ１７にて選定した推奨運動メニューを表示部４８に表示する。図２１は、表示部４８における表示例を示す図である。

　図２１に示すように、表示部４８の画面には、被験者Ｍの運動能力スコア１０２、関節スコア１０４および、推奨運動メニュー１０６が表示される。

　運動能力スコア１０２では、歩行スコア（体重移動、左右バランス、リズム）のスコアと、時計回りおよび反時計回りの各々のＴＵＧスコア（起立時間、歩行転回時間、着座時間）のスコアとが示されている。

　関節スコア１０４では、６種類の関節の各々について、スコア、難易度（ランク）および点数が示されている。この点数は、最高値（満点）に対するスコアの比率に相当する。

　推奨運動メニュー１０６では、主たる関節の種類１１０、主たる関節の可動方向１１２、運動の実施時の姿勢１１４および注意事項１１６が示されている。推奨運動メニュー１０６ではさらに、推奨運動メニューを実施している様子を示す画像（例えば、動画）１１８が示されている。

　図２１の例では、６種類の関節スコアのうち足関節のスコアが最も低いため、主たる関節が「足関節」に設定されている。この足関節のスコアは１１点であるため、図１８に示すテーブルから推奨運動メニューの難易度は「難易度Ｂ」に決定されている。さらに、図１９の運動メニューリストにおける足関節の運動メニューの中から、難易度Ｂの運動メニューである「３７番目の運動メニュー」が推奨運動メニューに選定されている。

　図１９に示すように、３７番目の運動メニューは、椅子に腰掛けた状態で足関節（距腿関節）を背屈させる運動である。表示画面には、３７番目の運動メニューの内容を示す画像１１８が表示される。画像１１８に併せて、３７番目の運動メニューを実施するときの姿勢１１４（座位）および注意事項１１６（踵を床についたまま実施）が文章で表示される。これにより、正しい姿勢および正しい体重移動で運動できるように被験者Ｍに注意を促すことができる。

　被験者Ｍは、表示部４８の画面を見ることにより、運動能力のどの項目が劣っているのかに関連して、どの関節の機能が劣っているのかを定量的に知ることができる。被験者Ｍはさらに、その関節の機能を改善するために効果的な運動メニューを知ることができる。

　以上説明したように、本実施の形態に係る運動支援システム１００によれば、被験者の運動能力の測定データを用いて、運動能力に影響する複数種類の関節の機能を定量的に評価することができる。さらに、被験者の関節の機能に応じて、関節機能の改善に最適な運動メニューを選定して被験者に提供することができる。

　また、本実施の形態に係る運動支援システム１００では、加速度センサ１を用いて被験者の運動能力を測定することができるため、測定データを用いて簡便な構成で被験者に合わせた推奨運動メニューを選定することができる。これによると、リハビリの専門職が常駐していない施設においても、施設の利用者に対して適切な運動訓練を行なうことが可能となる。

　＜その他の構成例＞
　（１）関節スコアの算出（図８のＳ１６３）
　上述した実施の形態では、関節スコアを算出する処理（図８のＳ１６３）において、運動能力スコアを、これに紐づけられた２または３種類の関節に均等に配分する構成について説明した。ただし、運動能力スコアの配分方法は、これに限らず、以下に述べるように、運動能力スコアを、２または３種類の関節のうち、機能が優れている関節にのみ配分する構成とすることもできる。

　上記構成において、機能が優れている関節は、３軸加速度の測定データから得られたリサージュ図形を利用することにより判定することができる。リサージュ図形とは、互いに直交する２つの単振動運動を合成して得られる平面図形である。図２２Ａおよび図２２Ｂは、加速度センサ１の測定データから作成されたリサージュ図形を示す。図２２Ａは、被験者Ｍの前傾面上のリサージュ図形である。図２２Ａのリサージュ図形は、上下加速度を縦軸にとり、左右加速度を横軸にとり、測定データの散布図を描くことによって作成される。図２２Ｂは、被験者Ｍの矢状面上のリサージュ図形である。図２２Ｂのリサージュ図形は、上下加速度を縦軸にとり、上下加速度を横軸にとり、測定データの散布図を描くことによって作成される。

　図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、リサージュ図形には、左右方向の許容範囲を示すストライクゾーンＳｘ、上下方向の許容範囲を示すストライクゾーンＳｙおよび前後方向の許容範囲を示すストライクゾーンＳｚが設定されている。ストライクゾーンＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚの各々は、健常者の測定データを用いたリサージュ図形に基づいて設定することができる。

　関節の機能が低下すると、加速度センサ１の測定データから作成されるリサージュ図形はストライクゾーンからはみ出すようになる。このとき、リサージュ図形がストライクゾーンＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚのうちのどのストライクゾーンをはみ出すかは、機能が低下している関節の種類によって決まる。

　図２３には、６種類の関節の各々について、関節の機能の低下によってリサージュ図形に影響が最も出やすい方向が示されている。図２３に示すように、頸部肩甲骨の機能が低下すると、矢状面上のリサージュ図形が前後方向のストライクゾーンＳｚをはみ出すようになる。したがって、矢状面のリサージュ図形を用いて、頸部肩甲骨の機能の低下を判定することができる。

　一方、肩関節の機能が低下すると、前傾面上のリサージュ図形が左右方向のストライクゾーンＳｘをはみ出すようになる。したがって、前傾面のリサージュ図形を用いて、肩関節の機能の低下を判定することができる。

　また、膝関節の機能が低下すると、前傾面上のリサージュ図形および矢上面上のリサージュ図形が上下方向のストライクゾーンＳｚをはみ出すようになる。したがって、前傾面または矢状面のリサージュ図形を用いて、膝関節の機能の低下を判定することができる。

　図８のＳ１６３において、制御部６４は、３軸加速度の測定データのリサージュ図形を作成する。前傾面上のリサージュ図形がストライクゾーンＳｘからはみ出ている場合、制御部６４は、肩関節または股関節の機能が低下していると判定する。矢状面上のリサージュ図形がストライクゾーンＳｚからはみ出ている場合、制御部６４は、頸部肩甲骨または体幹腹部の機能が低下していると判定する。前額面または矢状面上のリサージュ図形がストライクゾーンＳｙからはみ出している場合、制御部６４は、膝関節または足関節の機能が低下していると判定する。

　制御部６４は、運動能力スコアを、対応する２または３種類の関節のうち、最も機能が優れた関節にのみ配点する。具体的には、体重移動のスコアを股関節および足関節に対して配分する場合、制御部６４は、股関節および足関節のいずれか一方にのみスコアを配点する。例えば、前額面上のリサージュ図形がストライクゾーンＳｙに収まっている一方で、ストライクゾーンＳｘからはみ出している場合を想定する。この場合、制御部６４は、足関節に比べて股関節の機能が低下していると判定し、体重移動のスコアを足関節にのみ配点する。

　このようにして機能が優れている関節にのみ運動能力スコアが配分されることにより、機能が優れている関節のスコアと、機能が劣っている関節のスコアとの間の点数差が大きくなる。したがって、関節スコアに基づいて、どの関節の機能が低下しているのかをより明確に把握することができる。その結果、運動支援装置２は、低下した機能を改善するために効果的な運動メニューを選定して被験者Ｍに提供することが可能となる。

　（２）推奨運動メニューの選定（図７のＳ１７）
　推奨運動メニューは、上述した１種類の関節を動かす動作（基本動作）に加えて、２種類の関節を動かす動作（複合動作）についても選定することができる。

　図２４は、図７のステップＳ１７に示す推奨運動メニューの選定の処理手順を説明するためのフローチャートである。

　図２４に示すように、Ｓ１７４において、制御部６４は、６種類の関節のスコアを比較し、最もスコアが低い関節を抽出する。Ｓ１７５において、制御部６４は、２番目にスコアが低い関節を抽出する。制御部６４は、スコアが最も低い関節を「主たる関節」に設定し、スコアが２番目に低い関節を「従たる関節」に設定する。「主たる関節」は６種類の関節のうち最も機能が劣っている関節であり、「従たる関節」は６種類の関節のうち２番目に機能が劣っている関節である。

　Ｓ１７６において、制御部６４は、主たる関節のスコアと従たる関節のスコアとを加算し、合計スコアを算出する。Ｓ１７７では、制御部６４は、算出した合計スコアに基づいて、推奨運動メニューの難易度を決定する。図２５は、関節の組合せ、合計スコアおよび運動メニューの難易度との関係を示す図である。図２５の例では、運動メニューの難易度は、難易度Ａ，Ｂ，Ｃの３段階に設定されている。難易度Ａは最も難易度が低く、難易度Ｃは最も難易度が高い。難易度ごとに合計スコアの範囲が設定されている。

　図２５では、１７通りの主たる関節および従たる関節の組合せの各々について、合計スコアに応じて運動メニューの難易度が設定されている。制御部６４は、Ｓ１７４およびＳ１７５で設定した主たる関節および従たる関節の組合せにおいて、合計スコアがどの範囲に属しているかに基づいて、推奨運動メニューの難易度を決定する。例えば、主たる関節が頸部肩甲骨であり、従たる関節が肩関節であり、合計スコアが３０点である場合、制御部６４は、頸部肩甲骨および肩関節の機能を改善するための推奨運動メニューの難易度を、難易度Ｂに決定する。

　次に、Ｓ１７８において、制御部６４は、決定された推奨運動メニューの難易度に応じて、主たる関節および従たる関節について推奨運動メニューを決定する。図２６は、運動メニューリストの一例を示す図である。図２６に示すように、運動メニューリストは、複数の運動メニューを含む。各運動メニューには、主たる関節および従たる関節の可動方向、難易度、実施時の姿勢および注意事項が設定されている。運動メニューリストは「第２の運動メニューリスト」の一実施例に対応する。

　図２６の例では、２番目の運動メニューは、主たる関節が頸部肩甲骨、従たる関節が体幹腹部である複合動作の運動メニューである。この運動メニューは、図２７Ａに示すように、椅子に腰掛けた状態で腕を振りかぶりおよび振り下ろしする運動であり、難易度がＣである。３番目の運動メニューは、主たる関節が頸部肩甲骨、従たる関節が肩関節である複合動作の運動メニューである。この運動メニューは、図２７Ｂに示すように、椅子に腰掛けた状態（または立った状態）で、後頭で手を組み、肘を開閉する運動であり、難易度がＢである。

　７番目の運動メニューは、主たる関節が体幹腹部、従たる関節が頸部肩甲骨である複合動作の運動メニューである。この運動メニューは、図２７Ｃに示すように、椅子に腰掛けた状態で手を前方に突出しながら、体幹を前傾させる運動であり、難易度がＢである。

　１２番目の運動メニューは、主たる関節が股関節、従たる関節が頸部肩甲骨である複合動作の運動メニューである。この運動メニューは、図２７Ｄに示すように、椅子に腰掛けた状態で骨盤を前傾させ、股関節を開閉させる運動であり、難易度がＣである。

　１３番目の運動メニューは、主たる関節が足関節、従たる関節が肩関節である複合動作の運動メニューである。この運動メニューは、立った状態で壁に手をついてアキレス腱を伸ばす運動であり、難易度がＢである。

　制御部６４は、図２６の運動メニューリストを参照し、主たる関節および従たる関節の組合せに対応する複数の複合動作の運動メニューの中から、決定した難易度の運動メニューを推奨運動メニューに選定する。制御部６４は、選定された推奨運動メニューを表示部４８に表示する。図２１に示したように、表示画面の推奨運動メニュー１０６には、推奨運動メニューの内容を示す画像１１８とともに、推奨運動メニューを実施するときの姿勢１１４および注意事項１１６を示す文章とを表示させることができる。

　（３）測定データの取り込み（図８のＳ１６０）
　上述した実施の形態では、運動支援装置２が、測定データとして、歩行データおよびＴＵＧデータを取り込む構成について説明したが、歩行データおよびＴＵＧデータのいずれか一方のみを取得する構成としてもよい。あるいは、歩行データおよびＴＵＧデータに代えて、またはこれらに加えて、片足立ち試験にて取得される測定データである「片足立ちデータ」を取り込む構成としてもよい。

　片足立ち試験では、両手を腰に当て、左右いずれかの足を床から浮かした時点から、手が腰から離れる、支持足の位置がずれる、または支持足以外の体の一部が床に触れる時点までの時間（片脚立位保持時間）を計測する。

　測定データが片足立ちデータを含んでいる場合、制御部６４は、運動能力を示す指標として、左足を支持足としたときの片脚立位保持時間、右足を支持足としたときの片脚立位保持時間および、これら２つの片脚立位保持時間の時間差を算出する。制御部６４は、これら３つの指標の各々を、理想値を満点として点数化することにより、片足立ちスコアを算出する。制御部６４は、算出した片足立ちスコアを、片足立ちに関連する２または３種類の関節のスコアに配分する。あるいは、制御部６４は、片足立ちスコアを、機能が優れている関節にのみ配分する。

　（４）運動支援システムの構成例
　上述した実施の形態に係る運動支援システム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、上述した運動支援処理を実行するためのプログラム（運動支援プログラム）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支援処理を実行することによって運動支援システム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。

　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。本開示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。

　１　加速度センサ（慣性センサ）、２　運動支援装置、３　記憶媒体、１０　センサ部、１２　ＣＰＵ、１４　記憶部、１６，４０　通信Ｉ／Ｆ、１８，４４　回路基板、２０，４６　電源、２２　記憶部、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、４２　処理装置、４８　表示部、５０　入力部、６４　制御部、６８　記憶装置、７０　評価部、７２　選定部、１００　運動支援システム、Ｍ　被験者。

Claims (12)

1. 　被験者の運動能力に関する測定データを取得する通信インターフェイスと、
   　前記通信インターフェイスに接続される処理装置とを備え、
   　前記処理装置は、
   　取得された前記測定データを用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出し、
   　算出された前記関節スコアに基づいて、前記被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定する、運動支援装置。
2. 　前記処理装置は、
   　前記測定データを用いて、前記被験者の運動能力を示す指標を算出し、
   　算出した前記指標に基づいて前記関節スコアを算出する、請求項１に記載の運動支援装置。
3. 　前記処理装置は、
   　算出した前記指標を点数化した運動能力スコアを算出し、
   　算出した前記運動能力スコアを、前記複数種類の関節のうち１または複数の関節に対応付けることにより、前記関節スコアを算出する、請求項２に記載の運動支援装置。
4. 　前記複数種類の関節は、運動の自由度の高い関節と、運動の自由度の低い関節とを含み、
   　前記運動の自由度の高い関節は、股関節、肩関節および体幹腹部の少なくとも１つを含み、
   　前記運動の自由度の低い関節は、足関節、頸部肩甲骨および膝関節の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の運動支援装置。
5. 　関節ごとに、難易度別に複数の基本動作が設定された第１の運動メニューリストを記憶する記憶装置をさらに備え、
   　前記処理装置は、
   　前記複数種類の関節のうち最も前記関節スコアが低い関節を主たる関節に設定し、
   　前記第１の運動メニューリストを参照することにより、前記主たる関節の前記関節スコアに応じて、前記推奨運動メニューを選定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の運動支援装置。
6. 　前記複数種類の関節のうちの最も機能が劣っている主たる関節および２番目に機能が劣っている従たる関節の組合せごとに、難易度別に複数の複合動作が設定された第２の運動メニューリストを記憶する記憶装置をさらに備え、
   　前記処理装置は、
   　前記複数種類の関節のうち最も前記関節スコアが低い関節を前記主たる関節に設定し、２番目に前記関節スコアが低い関節を前記従たる関節に設定し、
   　前記第２の運動メニューリストを参照することにより、前記主たる関節の前記関節スコアおよび前記従たる関節の前記関節スコアの合計スコアに応じて、前記推奨運動メニューを選定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の運動支援装置。
7. 　前記測定データは、前記被験者の歩行試験、タイムアップアンドゴー試験および片足立ち試験の少なくとも１つにおける測定データを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の運動支援装置。
8. 　前記測定データは、前記被験者の前記歩行試験における測定データを含み、
   　前記指標は、歩行中の体重移動、左右バランスおよびリズムの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の運動支援装置。
9. 　前記測定データは、前記被験者の前記タイムアップアンドゴー試験における測定データを含み、
   　前記指標は、椅子からの立上りに要した起立時間、往路および復路の歩行に要した歩行時間、転回に要した転回時間、および椅子への着座に要した着座時間のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の運動支援装置。
10. 　前記被験者の体に装着された慣性センサと、
    　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の運動支援装置とを備え、
    　前記運動支援装置の前記通信インターフェイスは、前記慣性センサから前記測定データを取得する、運動支援システム。
11. 　被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、
    　算出された前記関節スコアに基づいて、前記被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップとを備える、運動支援方法。
12. 　運動支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    　前記運動支援方法は、
    　被験者の運動能力に関する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を用いて、予め定められた複数種類の関節について、関節ごとの機能を点数化した関節スコアを算出するステップと、
    　算出された前記関節スコアに基づいて、前記被験者の関節機能を改善するための推奨運動メニューを選定するステップとを備える、運動支援プログラム。

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