行動解析装置、行動解析プログラム、及び、情報検出装置
【課題】口腔内センサから得られた情報を用いて、人を含めた動物の行動解析を高精度で行うことが可能な行動解析装置及び行動解析プログラム、並びに、該行動解析装置及び該行動解析プログラムに利用可能な情報検出装置を得る。
【解決手段】行動解析装置１００は、加速度センサ１１を有した情報検出装置１０と、加速度センサ１１から得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、口腔動作に関する情報又は口腔内で発生する振動に関する情報と、を取り出す取出部と、該取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、該取り出された情報のそれぞれに対応する基本情報が格納されている記憶部と、該取出部によって得られた情報と記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えている。
【解決手段】行動解析装置１００は、加速度センサ１１を有した情報検出装置１０と、加速度センサ１１から得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、口腔動作に関する情報又は口腔内で発生する振動に関する情報と、を取り出す取出部と、該取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、該取り出された情報のそれぞれに対応する基本情報が格納されている記憶部と、該取出部によって得られた情報と記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口腔内センサから得られた情報を用いた行動解析装置及び行動解析プログラムと、該行動解析装置及び該行動解析プログラムにおいて利用することがある情報検出装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に開示されているように、床義歯又はマウスピースに体温、脈拍、唾液中の酵素や代謝物質等を検出するセンサ並びに体姿勢及び運動を検出する加速度センサからなる生体センサと、該生体センサからのデータを評価して異常値を検出するとともにデータを蓄積する信号処理部と、該信号処理部におけるデータを無線方式で医療センター等管理センターに送信するとともに医療センター等管理センターからの指令信号を受信する通信部と、管理センターからの指令信号に基づいて作動する動作機器部を装着してなる装置が公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の装置は、口腔内に上述したようなセンサを有しているものの、加速度センサから得られる情報には、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報以外の情報も混在しており、人を含めた動物の行動解析を高精度で行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、口腔内センサから得られた情報を用いて、人を含めた動物の行動解析を高精度で行うことが可能な行動解析装置及び行動解析プログラムを提供することである。また、該行動解析装置及び該行動解析プログラムにおいて利用することがある情報検出装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 一局面に従う行動解析装置は、口腔内に設けられた口腔内センサ（例えば、加速度、圧力などを検出できるセンサ）から得られた情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出部と、前記取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、前記取り出された情報に対応する基本情報が格納されている記憶部と、前記取出部によって得られた情報と前記記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えているものである。なお、「行動」には、いびき、無呼吸などの様々な状態、生理現象なども含まれる。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、口腔内センサによって得られる情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【０００８】
（２） 上記（１）の行動解析装置において、前記口腔内で発生する振動の例としては、物が歯に衝突した際に発生した衝撃によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるものなどが挙げられる。また、取出部は、これら振動の例のうち１つ以上を取り出すことが可能である。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、口腔内センサによって得られた情報から、さらに、物が歯に衝突した際に発生した衝撃（物を食べた際に発生した衝撃を含む）に関する情報、歯と歯とが衝突した際に発生する振動に関する情報、などの様々な情報を取り出すことができ、予め取得しておいた記憶部における各基本情報と照合できるので、より高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１０】
（３） 上記（１）又は（２）の行動解析装置においては、前記取出部が、前記加速度センサによって得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すことが可能なものであってもよい。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、動物の全体動作を含めた解析ができるので、さらに高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１２】
（４） 上記（１）から（３）の行動解析装置においては、前記口腔内に設けることが可能な可視光照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記舌において反射した可視光を受光可能な受光器とを備えていることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、舌の動きを検出できるので、舌が咽喉部に入りこんでいるか否か、舌が活発に動いているか否かなどを解析できる。これらにより、他の情報と併せて、いびきをかいているのか、活動中であるのかなどを解析することが可能となる。
【００１４】
（５） 上記（１）〜（４）の行動解析装置においては、前記口腔内に設けることが可能であって赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器とを備えていることが好ましい。
【００１５】
上記（５）の構成によれば、口腔内の血流の度合い、口腔内の温度又は湿度、舌の筋電位、あごの筋電位、などを検出することができ、口腔内の健康チェックなどを行うことが可能となる。
【００１６】
（６） 他の局面に従う行動解析プログラムは、口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報を、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出ステップと、前記口腔動作に関する情報と、前記口腔動作に関する情報に対応している各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合する口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内で発生する振動に関する情報と、前記口腔内で発生する振動に関する情報に対応している各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合する口腔内振動情報照合ステップ、又は、前記声帯で発生する振動に関する情報と、前記声帯で発生する振動に関する情報に対応している各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合する声帯振動情報照合ステップと、前記口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内振動情報照合ステップ及び前記声帯振動情報照合ステップのうち、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させる選択ステップと、前記選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行う行動解析ステップと、を有しているものである。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１８】
（７） 上記（６）の行動解析プログラムにおいては、前記取出ステップが、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すものであり、前記姿勢に関する情報と、前記姿勢に関する情報に対応している各動物の姿勢に関する基本情報とを照合する姿勢情報照合ステップと、前記身体全体の動作に関する情報と、前記身体全体の動作に関する情報に対応している各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合する身体全体の動作情報照合ステップと、をさらに有するとともに、前記選択ステップが、前記姿勢情報照合ステップ及び前記身体全体の動作情報照合ステップを加えて、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものであり、前記行動解析ステップが、前記姿勢情報照合ステップ又は前記身体全体の動作情報照合ステップの結果も加えて、動物の行動解析を行うものであってもよい。
【００１９】
上記（７）の構成によれば、動物の全体動作を含めた解析ができるので、さらに高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００２０】
（８） 本発明の情報検出装置は、加速度を検出可能な加速度センサが一方の面に固設された板状部材と、前記板状部材を揺動自在に支持するとともに、動物の歯に取り付け可能な取付部材と、を備えている。
【００２１】
上記（８）の構成によれば、口腔内において、板状部材にかかる加速度を容易に検出することが可能となる。また、本発明の情報検出装置は、上記（１）〜（５）の行動解析装置、及び、上記（６）、（７）のプログラムの口腔内センサとして用いることが可能である。
【００２２】
（９） 上記（８）の情報検出装置においては、前記板状部材の一方の面に、１以上の突起状部材が設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記（９）の構成によれば、板状部材にかかる加速度を増幅できるので、板状部材にかかる加速度が比較的小さいものでも検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の実施例において用いた実験装置を示す概略構成図である。
【図３】図２に示した実験装置を、被験者の下顎に取り付けた状態を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例における実験１−１の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における実験１−２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の実施例における実験１−３の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の実施例における実験２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向についての発話時の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の実施例における実験３−１の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における実験３−２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例における実験３−３の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例における実験３−４の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例における実験４の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態の変形例に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図１４】本発明の実施形態の他の変形例に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る行動解析装置における情報検出装置の変形例を説明するための概略図である。
【図１６】図１５に示した情報検出装置の変形例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る行動解析装置について説明する。
【００２６】
行動解析装置１００は、情報検出装置１０と、無線受信器２０と、コンピュータ３０と、表示部４０と、を主に備えているものである。
【００２７】
情報検出装置１０は、口腔内センサの一例である加速度センサ１１と、加速度センサ１１に接続されている無線送信器１２と、無線受信器１３と、を有しているものである。なお、情報検出装置１０は、例えば、マウスピース、可撓性のある板状のもので歯に貼り付けることが可能なもの、又は、義歯に埋め込むもの等、装着者の口腔内に設置可能であり、所望する情報を加速度センサ１１によって検出することができるとともに、得られた情報を無線受信器１３によって無線受信器２０に送信できるのであれば、どのような形態のものであってもよい。
【００２８】
加速度センサ１１は、圧電素子を単板状に加工したユニモルフからなっている。この圧電素子の材料としては、水晶でもよいしチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）でもよい。また、加速度センサ１１は、金属板を介して２枚のユニモルフを張り合わせて用いるバイモルフにより構成してもよい。また、加速度センサ１１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度を計測できる３軸加速度センサであってもよい。加速度センサ１１は、装着者の行動により生ずる動作、振動などを圧電効果により加速度として検知し、これを電気信号化し、無線送信器１２に出力することができるようになっている。ここで、変形例として、加速度センサ１１には、加速度が錘に作用したときに発生する梁の歪みを、ピエゾ抵抗効果を利用して検出するピエゾ抵抗型のもの、又は、加速度が錘に作用したときの変位を、櫛歯電極などを用いて静電容量の変化で検出する静電容量型のものを用いてもよい。
【００２９】
無線送信器１２は、加速度センサ１１から出力された電気信号を無線受信器２０に送信するものである。
【００３０】
無線受信器２０は、無線送信器２２から送信された電気信号を受信することができるものであるとともに、該電気信号をコンピュータ３０に出力するものである。
【００３１】
コンピュータ３０は、種々の処理を実行するＣＰＵ３１と、種々の情報を記憶可能な記憶装置３２と、を有しているものである。なお、ＣＰＵ３１と記憶装置３２とはともに、（１）加速度センサ１１から得られた情報（加速度の時間変化、周波数解析など）から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、口腔動作に関する情報又は口腔内で発生する振動に関する情報と、を取り出す取出部（図示せず）の主要部、（２）取出部によって得られた情報と記憶装置３２内の記憶部（図示せず）における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部（図示せず）の主要部となるものでもある。
【００３２】
記憶装置３２には、姿勢に関する基本情報、身体全体の動作に関する基本情報、口腔動作に関する基本情報、口腔内で発生する振動に関する基本情報、声帯で発生する振動に関する情報、行動解析プログラムの他、加速度センサ１１から得られた情報、解析部によって得られた情報なども記憶可能な記憶部（図示せず）を格納することが可能である。
【００３３】
ここで、姿勢に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「姿勢に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における各姿勢（横臥状態、立位状態など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。また、身体全体の動作に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「身体全体の動作に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における身体全体の各動作（歩行状態、走行状態、飛び上がっている状態など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。口腔動作に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「口腔動作に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における各口腔動作（あくび、発声時の動作など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。口腔内で発生する振動に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「口腔内で発生する振動に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における口腔内で発生する各振動（物（硬いもの、柔らかいもの、硬いものと柔らかいものとの中間の硬さのものなど）を食べた際の振動、歯ぎしりをした際の振動、歯に物が衝突した際の振動など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。声帯で発生する振動に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「声帯で発生する振動に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における声帯で発生する振動に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。
【００３４】
行動解析プログラムは、取出ステップと、姿勢情報照合ステップと、身体全体の動作情報照合ステップと、口腔動作情報照合ステップと、口腔内振動情報照合ステップと、声帯振動情報照合ステップと、選択ステップと、行動解析ステップと、を有したものである。
【００３５】
取出ステップは、加速度センサ１１から得られた情報（加速度の時間変化、周波数解析など）を、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報、声帯で発声する振動に関する情報を取り出すものである。
【００３６】
姿勢情報照合ステップは、取出ステップで得られた姿勢に関する情報と、該姿勢に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の姿勢に関する基本情報とを照合するものである。
【００３７】
身体全体の動作情報照合ステップは、取出ステップで得られた身体全体の動作に関する情報と、該身体全体の動作に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合するものである。
【００３８】
口腔動作情報照合ステップは、取出ステップで得られた口腔動作に関する情報と、該口腔動作に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合するものである。
【００３９】
口腔内振動情報照合ステップは、取出ステップで得られた口腔内で発生する振動に関する情報と、該口腔内で発生する振動に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合するものである。
【００４０】
声帯振動情報照合ステップは、取出ステップで得られた声帯で発生する振動に関する情報と、該声帯で発生する振動に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合するものである。
【００４１】
選択ステップは、姿勢情報照合ステップ、身体全体の動作情報照合ステップ、口腔動作情報照合ステップ、発声情報照合ステップ、声帯振動情報照合ステップのうち、取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものである。
【００４２】
行動解析ステップは、選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行うものである。具体的には、対象動物がどのような状態でどのような動作を行っているかの行動解析を行うことができる。
【００４３】
表示部４０は、コンピュータ３０から出力された各種の情報を表示可能なものであり、コンピュータ３０による行動解析の結果を表示することが可能である。
【００４４】
次に、行動解析装置１００の動作について説明する。まず、動物の口腔内に設置された情報検出装置１０における加速度センサ１１によって所定時間毎に加速度を検知し、検知した加速度を電気信号化し、電気信号（加速度の情報）を無線送信器１２から無線受信器２０に送信する。電気信号（加速度の情報）を受信した無線受信器２０は、該電気信号（加速度の情報）をコンピュータ３０に出力し、加速度の情報をコンピュータ３０におけるＣＰＵ３１及び記憶装置３２を用いて解析する。具体的には、記憶装置３２内に格納されている各情報を読み込むとともに、記憶装置３２内に格納されている行動解析プログラムをＣＰＵ３１が実行する。そして、実行された行動解析プログラムは、上述した行動解析プログラムにおける各ステップを経て、動物の行動解析を行う。コンピュータ３０において、行動解析が終了すると、結果が表示部４０に出力され、表示される。
【００４５】
上記構成の行動解析装置１００によれば、以下のような効果を奏することができる。すなわち、加速度センサ１１から得られる情報から、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報、声帯で発生する振動に関する情報のうち１つ以上を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００４６】
また、上記構成の行動解析装置によれば、口腔内で発生する振動の情報として、発声によるもの、物が歯に衝突した際に発生した衝撃（物を食べた際に発生した衝撃を含む）によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるもの、なども得ることができる。したがって、これらの情報と、予め取得しておいた記憶部における、口腔内で発生する振動の情報に対応する各基本情報とを照合することが可能なので、より高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示しながら、本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明の行動解析装置を用いた実験及びその結果を示す。
【００４８】
図２は、本実施例で用いた情報検出装置２００を含む実験装置を示す概略構成図である。情報検出装置２００は、ポリエステル樹脂からなるマウスピース４５（幅１５ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）と、マウスピース４５の前側の面の略中央に取り付けられた加速度センサ４１（Freescale Semiconductor製、型番ＭＭＡ７３６０Ｌ）と、加速度センサ４１に接続された信号線４２と、ノイズ除去用のコンデンサ（図示せず）とを備えているものである。加速度センサ４１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の加速度を計測できる三軸加速度センサである。信号線４２は、電源６０と、加速度センサ１１で検知した加速度を計測するためのオシロスコープ６１とに接続されている。このような構成によると、オシロスコープ６１で計測された電圧波形及び加速度センサ４１におけるセンサ感度とから、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の時間的な加速度の変化を算出することが可能である。
【００４９】
図３は、図２に示した情報検出装置２００を、被験者の下顎に取り付けた状態を示す模式図である。なお、図３においては、唇、頬などの部位は省略している。また、図３における符号５０は下顎、符号５１は上顎、符号５２は中切歯、符号５３は臼歯を示す。下記に示す各実験では、図３に示したような状態で行った。
【００５０】
（実験１−１）
被験者（女性。以下、同様）に、座位の静止状態で日本語母音「あいうえお」を発声してもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１−１に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図４（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図４（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５１】
（実験１−２）
被験者に、座位の静止状態になってもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１−２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図５（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図５（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５２】
（実験１−３）
被験者に、座位の静止状態において日本語で「吾輩は猫である」と発声してもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図６（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図６（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５３】
（実験１−１と１−２との結果対比）
図４（ａ）〜（ｃ）から、発声前(約０．４ｓまで)の加速度は、ｙ軸方向ではほぼ０Ｇであるのに対し、ｘ及びｚ軸方向では０．４及び０．８Ｇ程度であることがわかる。このことから、被験者が座位の姿勢で情報検出装置２００を装着して口を閉じた状態においては、中切歯５２の上下方向は垂直軸に対し２５度程度傾いていることがわかる。次に、発声が始まると(約０．４ｓ以降)、あたかも加速度が幅を持ったように見える。該加速度の幅は一文字毎に変化しており、方向別に見るとｙ，ｚ軸方向に比べてｘ軸方向が顕著に変化している。このｘ軸方向の加速度の最大振幅は０．８Ｇ程度であった。更に、これら加速度の幅の中央値を見ると、ｙ軸方向においてはあまり変化していないが、ｘ及びｚ軸方向においては一文字毎に増減を繰り返している。特に、ｚ軸方向の中央値の変化はｘ軸方向の中央値の変化より顕著であり、ｚ軸方向の中央値は最大で±０．３Ｇ程度変化している。ちなみに、ｚ軸方向の加速度の幅とｚ軸方向の加速度の中央値の変化とから、被験者は３．５モーラ／秒程度の通話速で発声をしていることがわかる。続いて、図５（ａ）〜（ｃ）から、被験者が座位の静止状態にある場合には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の加速度の中央値がほとんど変化していないことがわかる。
【００５４】
次に、図４（ｄ）〜（ｅ）及び図５（ｄ）〜（ｅ）の周波数解析結果について述べる。発声時は静止時に比べて、全ての（ｘ，ｙ，ｚ）方向で２Ｈｚから２０Ｈｚまでの低周波域と２４０Ｈｚから３４０Ｈｚまでの高周波域の加速度のパワースペクトル密度が高くなることがわかった。更に，方向別に見ると，低周波域ではｚ軸方向のパワースペクトル密度がｘまたはｙ軸方向のパワースペクトル密度より高く、高周波域ではｘ軸方向のパワースペクトル密度がｙまたはｚ軸方向のパワースペクトル密度より高くなることもわかった。なお、低周波域については通話速の３．５モーラ／秒の値と桁的に一致すため、顎の動きを表していると推測できる。それ故に、顎の構造上、下顎５０の運動方向と最も一致する中切歯５２の上下（ｚ）方向の加速度のパワースペクトル密度が他の方向のパワースペクトル密度に比べて高くなっている。
【００５５】
一方、パワースペクトル密度が高くなった高周波域については、女性の声のピッチ周波数（声帯の基本振動数）２３０Ｈｚから３７０Ｈｚに一致している。このことから、この高周波成分については発話の音声が骨伝導により下顎５０の中切歯５２付近の加速度センサ４１に伝わり現れていると考えられ，本加速度センサ４１において音声の検出も可能であることがわかった。特に、ｘ方向のパワースペクトル密度が高くなることから、音声を検出するには中切歯５２の前後方向の加速度を計測すれば良いと考えられる。ちなみに、この中切歯５２の前後方向における加速度のパワースペクトルに音声成分を含むことを証明するため、図４（ａ）〜（ｃ）に示す基の加速度の波形データを数式処理システム・ソフトウェア(製品名Mathematica,（Wolfam research製）)で再生したところ、「あいうえお」の音声が明確に聞き取れた。以上のことより、発話時の中切歯に加わる加速度には、低周波成分（２Ｈｚ−２０Ｈｚ）と高周波成分（２４０Ｈｚ−３４０Ｈｚ）とを多く含むことが明らかになった。
【００５６】
（実験１−１と１−３の結果対比）
図４の（ｄ）〜（ｆ）及び図６の（ｄ）〜（ｆ）より、母音だけではなく子音を含めた通常時の発声においても、低周波成分と高周波成分を多く含むことがわかった。更に、低周波成分では特にｚ方向が大きく、高周波成分ではｚ方向が大きいことが明らかになった。
【００５７】
（実験２）
被験者に、その場で足ふみ（片足ずつ交互に上げる）をしてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図７（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が足ふみをした際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図７（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５８】
図７（ａ）〜（ｃ）に示された加速度の周期的な変化から、この被験者においては約０．５秒ごとに左右の足を踏み変えていることがわかる。この加速度の変化はｚ，ｘ，ｙ方向の順に大きく、中切歯５２の位置が上下と前後方向だけではなく僅かではあるが左右方向にも動いることがわかる。ちなみに、一番大きかったｚ方向においては±０．１５Ｇ程度の加速度の変化があった。このように走歩行の中でも比較的動作の小さな足踏みにおいても、下顎５０の中切歯５２付近の加速度を測定することで行動を検出することが可能であることが明らかになった。次に、図７（ｄ）〜（ｅ）を見ると、全方向にいて２Ｈｚから１０Ｈｚまでの低周波域の加速度のパワースペクトル密度が高くなっている。特に、足踏みを０．５秒間隔で行っているため、垂直方向つまりｚ方向の２Ｈｚ付近のパワースペクトル密度が高くなっている。以上のことより、歩行時の中切歯５２に加わる加速度には、発話時と同じく低周波成分を多く含むが、発話時とは異なり高周波成分は多く含まないことが明らかになった。
【００５９】
（実験３−１）
被験者に、座位の静止状態で、クッキーを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−１に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図８（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にクッキーを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図８（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６０】
（実験３−２）
被験者に、座位の静止状態で、せんべいを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図９（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にせんべいを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図９（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６１】
（実験３−３）
被験者に、座位の静止状態で、パンを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−３に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にパンを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１０（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６２】
（実験３−４）
被験者に、座位の静止状態で、軽く歯を噛み合わせてカチカチという音を鳴らしてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−４に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、歯を噛み合わせてカチカチという音を鳴らした際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１１（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６３】
（実験３−１の結果考察）
図８（ａ）〜（ｃ）から、０．１秒間程度（例えば、０．７秒から０．８秒）の食べ物を噛むための顎の動きに対応した比較的小さなゆっくりとした上下の加速度の変化があった後に、０．４秒間程度（例えば、０．９秒から１．３秒）の食べ物が粉砕しているときに対応する非常に大きな加速度の急峻な変化の繰り返しがあることがわかる。これらの加速度の変化はｚ方向が他の方向より大きく、その値は初めのゆっくりとした上下の加速度の変化では最大で±０．５Ｇであり、その後の急激な変化の繰り返しにおいては加速度センサ４１の測定範囲を超えており最大で±２Ｇ以上に達している。図８（ｄ）〜（ｅ）からは、全（ｘ，ｙ，ｚ）方向において、２Ｈｚから５００Ｈｚの広い範囲の周波数域に渡りパワースペクトル密度が高いことがわかる。特に、２０Ｈｚから２００Ｈｚの中間周波数の加速度のパワースペクトル密度は発声時と足踏み時には存在しない成分であることから、食事動作特有の周波数成分である。この中間周波数成分は顎を動かしている時ではなく食べ物が粉砕されているときに発生していると考えられるので、歯（マウスピース４５）と食べ物等との接触によって生じていると推測される。以上のことより、食事時の中切歯５２周辺に加わる加速度には、低周波から高周波の広い範囲の成分を多く含むことがわかり、特に発話及び歩行時には存在しない中周波成分（２０Ｈｚ−２００Ｈｚ）も含むことが明らかになった。
【００６４】
（実験３−１〜３−３と３−４との結果対比）
図８、９、１０の（ｄ）〜（ｆ）より、食べ物を食べているときは、低周波から高周波に渡り、幅広い成分を含むことがわかった。一方、図１１の（ｄ）〜（ｆ）より、歯をカチカチさせた場合（上顎の歯と下顎の歯とを噛み合わせて、音が鳴るような状態）においても、同様の傾向が得られた。これらのことより、食事動作の幅広い成分は食事時に上下の歯が接触することによって生じることがわかった。
【００６５】
（実験４）
被験者に静止状態（横臥）になってもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１０に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細に被験者が静止状態（横臥）になった際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１３（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６６】
（実験１−２と実験４との結果対比）
図５の（ａ）〜（ｃ）及び図１２の（ａ）〜（ｃ）において、静止時の加速度を見ることにより、重力方向と歯のｘ、ｙ、ｚの方向との関係が推測できる。これを利用すると、歯の位置から顔の位置さらには体勢までも推測できるため、被験者が立っているのか寝転っているのかとの推定も可能となる。
【００６７】
上記実験１−１〜実験４から、情報検出装置２００によって、被験者の様々な行動を効率よく検出することが可能であることがわかる。また、このようにして得られた情報を上記実施形態で示した記憶装置３２に記憶させておき、実施形態において説明した各基本情報として用いることが可能である。このように予め各基本情報を記憶装置３２に記憶させておき、情報検出装置２００を装着した被験者が行う動作から新たに取得できた情報と照合することで、本発明に係る行動解析装置が被験者から遠隔地にあったとしても、高精度の行動解析を行うことができる。したがって、本発明に係る行動解析装置によれば、遠隔地において、高齢者又は負傷者などの人全体を含む動物の体調をモニタリングすることも可能である。
【００６８】
＜変形例＞
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態及び実施例などに限定されるものではない。例えば、図１３に示した上記実施形態の変形例（行動解析装置１５０）のように、動物の舌に向けて可視光を照射する可視光照射部１１３（例えば、可視光源と、該可視光源からの光を投光する投光器とを有したようなもの）と、該舌において反射した可視光を受光可能な受光器１１４とを口腔内センサとして有した情報検出装置１１０としてもよい。また、記憶装置１３２に舌の動きに関する基本情報をも格納しておき、行動解析プログラムによって、舌の動きに関する基本情報と、情報検出装置１１０によって検出した舌の動きに関する情報とを照合し、行動解析を行うものとしてもよい。これにより、舌の動きを検出できるので、舌が咽喉部に入りこんでいるか否か、舌が活発に動いているか否かなどを解析できる。これらにより、他の情報と併せて、いびきをかいているのか、活動中であるのかなどを解析することが可能となる。なお、本変形例における符号１１１、１１２、１２０、１３１、１４０の部位は、順に、符号１１、１２、２０、３１、４０の部位と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
また、図１４に示した上記実施形態の他の変形例（行動解析装置３００）のように、赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部２１３（例えば、赤外線源と、該赤外線源からの赤外線を射出するのに使用される射出器とを有したようなもの）と、口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器２１４とを口腔内センサとして有した情報検出装置２１０としてもよい。また、記憶装置２３２に血流に関する基本情報をも格納しておき、行動解析プログラムによって、血流に関する基本情報と、情報検出装置２１０によって検出した血流に関する情報とを照合し、行動解析を行うものとしてもよい。これにより、口腔内の血流の度合いを検出することができ、口腔内の健康チェックを行うことが可能となる。なお、本変形例の情報検出装置２１０によれば、口腔内の温度又は湿度、舌の筋電位、あごの筋電位、などを検出することも可能であるので、これらの情報をも用いて、上記実施形態又は変形例と同様に、行動解析を行うこととしてもよい。また、本変形例における符号２１１、２１２、２２０、２３１、２４０の部位は、順に、符号１１、１２、２０、３１、４０の部位と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
また、上記実施形態における記憶装置３２は、コンピュータ３０の外部に設けられていてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において得られた複数の照合情報を用いて、さらに解析部によって複合的に解析することにより、より高精度な行動解析を行うことが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態における情報検出装置２００の変形例として、図１５に示したようなものが挙げられる。すなわち、動物の歯茎１０１に存在する歯１０２を覆うようにキャップ部材１０３（取付部材）を形成し、該キャップ部材１０３の表面に、加速度センサ１０５が設けられている板状部材１０４（振動板）を揺動自在に取り付けたものである。ここで、キャップ部材１０３は、例えば、樹脂からなるものでも金属からなるものでもよいし、歯１０２の一部に形成されているものであってもよい。また、キャップ部材１０３の代わりに、板状部材１０４を歯１０２に接着物を取付部材として用いてもよい。また、加速度センサ１０５において検出された加速度のデータは、図示しない有線機器又は無線機器によって、行動解析装置に送信されるようになっている。これらのような構成を有した情報検出装置であれば、発話時に発生する空気振動又は下顎の動作変位が小さくても、板状部材１０４が揺動して振動を発生させるので、加速度センサ１０５によって容易に加速度を検出することができる。
【００７３】
また、図１６に示したように、図１５に示した板状部材１０４の代わりに、加速度センサ２０５と、複数の突起状部材２０６とが設けられた板状部材２０４を用いてもよい。ここで示した突起状部材２０６は、例えば樹脂からなる針形状又は円錐形状のものであるが、発話時に発生した空気振動の共振周波数に合わせた形状又は大きさのものであれば、どのようなものであってもよい。また、突起状部材２０６は、１つだけ設けることとしてもよい。このような構成を有した情報検出装置であれば、発話時に発生する空気振動又は下顎の動作変位が小さくても、板状部材２０４がより容易に揺動して振動を発生させるので、加速度センサ１０５によりさらに容易に加速度を検出することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１１ 加速度センサ
１２ 無線送信器
２０ 無線受信器
３０、２３０ コンピュータ
４１、１０５、２０５ 加速度センサ
４２ 信号線
４０ 表示部
４５ マウスピース
５０ 下顎
５１ 上顎
５２ 中切歯
５３ 臼歯
６０ 電源
６１ オシロスコープ
１００、１５０、３００ 行動解析装置
１０１ 歯茎
１０２ 歯
１０３ キャップ部材
１０４、２０４ 板状部材
２００、２１０ 情報検出装置
２０６ 突起状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口腔内センサから得られた情報を用いた行動解析装置及び行動解析プログラムと、該行動解析装置及び該行動解析プログラムにおいて利用することがある情報検出装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に開示されているように、床義歯又はマウスピースに体温、脈拍、唾液中の酵素や代謝物質等を検出するセンサ並びに体姿勢及び運動を検出する加速度センサからなる生体センサと、該生体センサからのデータを評価して異常値を検出するとともにデータを蓄積する信号処理部と、該信号処理部におけるデータを無線方式で医療センター等管理センターに送信するとともに医療センター等管理センターからの指令信号を受信する通信部と、管理センターからの指令信号に基づいて作動する動作機器部を装着してなる装置が公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の装置は、口腔内に上述したようなセンサを有しているものの、加速度センサから得られる情報には、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報以外の情報も混在しており、人を含めた動物の行動解析を高精度で行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、口腔内センサから得られた情報を用いて、人を含めた動物の行動解析を高精度で行うことが可能な行動解析装置及び行動解析プログラムを提供することである。また、該行動解析装置及び該行動解析プログラムにおいて利用することがある情報検出装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１） 一局面に従う行動解析装置は、口腔内に設けられた口腔内センサ（例えば、加速度、圧力などを検出できるセンサ）から得られた情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出部と、前記取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、前記取り出された情報に対応する基本情報が格納されている記憶部と、前記取出部によって得られた情報と前記記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えているものである。なお、「行動」には、いびき、無呼吸などの様々な状態、生理現象なども含まれる。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、口腔内センサによって得られる情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【０００８】
（２） 上記（１）の行動解析装置において、前記口腔内で発生する振動の例としては、物が歯に衝突した際に発生した衝撃によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるものなどが挙げられる。また、取出部は、これら振動の例のうち１つ以上を取り出すことが可能である。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、口腔内センサによって得られた情報から、さらに、物が歯に衝突した際に発生した衝撃（物を食べた際に発生した衝撃を含む）に関する情報、歯と歯とが衝突した際に発生する振動に関する情報、などの様々な情報を取り出すことができ、予め取得しておいた記憶部における各基本情報と照合できるので、より高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１０】
（３） 上記（１）又は（２）の行動解析装置においては、前記取出部が、前記加速度センサによって得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すことが可能なものであってもよい。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、動物の全体動作を含めた解析ができるので、さらに高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１２】
（４） 上記（１）から（３）の行動解析装置においては、前記口腔内に設けることが可能な可視光照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記舌において反射した可視光を受光可能な受光器とを備えていることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、舌の動きを検出できるので、舌が咽喉部に入りこんでいるか否か、舌が活発に動いているか否かなどを解析できる。これらにより、他の情報と併せて、いびきをかいているのか、活動中であるのかなどを解析することが可能となる。
【００１４】
（５） 上記（１）〜（４）の行動解析装置においては、前記口腔内に設けることが可能であって赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器とを備えていることが好ましい。
【００１５】
上記（５）の構成によれば、口腔内の血流の度合い、口腔内の温度又は湿度、舌の筋電位、あごの筋電位、などを検出することができ、口腔内の健康チェックなどを行うことが可能となる。
【００１６】
（６） 他の局面に従う行動解析プログラムは、口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報を、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出ステップと、前記口腔動作に関する情報と、前記口腔動作に関する情報に対応している各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合する口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内で発生する振動に関する情報と、前記口腔内で発生する振動に関する情報に対応している各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合する口腔内振動情報照合ステップ、又は、前記声帯で発生する振動に関する情報と、前記声帯で発生する振動に関する情報に対応している各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合する声帯振動情報照合ステップと、前記口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内振動情報照合ステップ及び前記声帯振動情報照合ステップのうち、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させる選択ステップと、前記選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行う行動解析ステップと、を有しているものである。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００１８】
（７） 上記（６）の行動解析プログラムにおいては、前記取出ステップが、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すものであり、前記姿勢に関する情報と、前記姿勢に関する情報に対応している各動物の姿勢に関する基本情報とを照合する姿勢情報照合ステップと、前記身体全体の動作に関する情報と、前記身体全体の動作に関する情報に対応している各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合する身体全体の動作情報照合ステップと、をさらに有するとともに、前記選択ステップが、前記姿勢情報照合ステップ及び前記身体全体の動作情報照合ステップを加えて、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものであり、前記行動解析ステップが、前記姿勢情報照合ステップ又は前記身体全体の動作情報照合ステップの結果も加えて、動物の行動解析を行うものであってもよい。
【００１９】
上記（７）の構成によれば、動物の全体動作を含めた解析ができるので、さらに高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００２０】
（８） 本発明の情報検出装置は、加速度を検出可能な加速度センサが一方の面に固設された板状部材と、前記板状部材を揺動自在に支持するとともに、動物の歯に取り付け可能な取付部材と、を備えている。
【００２１】
上記（８）の構成によれば、口腔内において、板状部材にかかる加速度を容易に検出することが可能となる。また、本発明の情報検出装置は、上記（１）〜（５）の行動解析装置、及び、上記（６）、（７）のプログラムの口腔内センサとして用いることが可能である。
【００２２】
（９） 上記（８）の情報検出装置においては、前記板状部材の一方の面に、１以上の突起状部材が設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記（９）の構成によれば、板状部材にかかる加速度を増幅できるので、板状部材にかかる加速度が比較的小さいものでも検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の実施例において用いた実験装置を示す概略構成図である。
【図３】図２に示した実験装置を、被験者の下顎に取り付けた状態を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例における実験１−１の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明の実施例における実験１−２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の実施例における実験１−３の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の実施例における実験２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向についての発話時の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の実施例における実験３−１の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における実験３−２の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例における実験３−３の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例における実験３−４の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例における実験４の結果を示したグラフであって、（ａ）〜（ｃ）が順に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の下顎中切歯前部における加速度の時間変化を示したグラフ、（ｄ）〜（ｆ）が、順に、加速度のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１３】本発明の実施形態の変形例に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図１４】本発明の実施形態の他の変形例に係る行動解析装置を示した概略構成図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る行動解析装置における情報検出装置の変形例を説明するための概略図である。
【図１６】図１５に示した情報検出装置の変形例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る行動解析装置について説明する。
【００２６】
行動解析装置１００は、情報検出装置１０と、無線受信器２０と、コンピュータ３０と、表示部４０と、を主に備えているものである。
【００２７】
情報検出装置１０は、口腔内センサの一例である加速度センサ１１と、加速度センサ１１に接続されている無線送信器１２と、無線受信器１３と、を有しているものである。なお、情報検出装置１０は、例えば、マウスピース、可撓性のある板状のもので歯に貼り付けることが可能なもの、又は、義歯に埋め込むもの等、装着者の口腔内に設置可能であり、所望する情報を加速度センサ１１によって検出することができるとともに、得られた情報を無線受信器１３によって無線受信器２０に送信できるのであれば、どのような形態のものであってもよい。
【００２８】
加速度センサ１１は、圧電素子を単板状に加工したユニモルフからなっている。この圧電素子の材料としては、水晶でもよいしチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）でもよい。また、加速度センサ１１は、金属板を介して２枚のユニモルフを張り合わせて用いるバイモルフにより構成してもよい。また、加速度センサ１１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度を計測できる３軸加速度センサであってもよい。加速度センサ１１は、装着者の行動により生ずる動作、振動などを圧電効果により加速度として検知し、これを電気信号化し、無線送信器１２に出力することができるようになっている。ここで、変形例として、加速度センサ１１には、加速度が錘に作用したときに発生する梁の歪みを、ピエゾ抵抗効果を利用して検出するピエゾ抵抗型のもの、又は、加速度が錘に作用したときの変位を、櫛歯電極などを用いて静電容量の変化で検出する静電容量型のものを用いてもよい。
【００２９】
無線送信器１２は、加速度センサ１１から出力された電気信号を無線受信器２０に送信するものである。
【００３０】
無線受信器２０は、無線送信器２２から送信された電気信号を受信することができるものであるとともに、該電気信号をコンピュータ３０に出力するものである。
【００３１】
コンピュータ３０は、種々の処理を実行するＣＰＵ３１と、種々の情報を記憶可能な記憶装置３２と、を有しているものである。なお、ＣＰＵ３１と記憶装置３２とはともに、（１）加速度センサ１１から得られた情報（加速度の時間変化、周波数解析など）から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、口腔動作に関する情報又は口腔内で発生する振動に関する情報と、を取り出す取出部（図示せず）の主要部、（２）取出部によって得られた情報と記憶装置３２内の記憶部（図示せず）における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部（図示せず）の主要部となるものでもある。
【００３２】
記憶装置３２には、姿勢に関する基本情報、身体全体の動作に関する基本情報、口腔動作に関する基本情報、口腔内で発生する振動に関する基本情報、声帯で発生する振動に関する情報、行動解析プログラムの他、加速度センサ１１から得られた情報、解析部によって得られた情報なども記憶可能な記憶部（図示せず）を格納することが可能である。
【００３３】
ここで、姿勢に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「姿勢に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における各姿勢（横臥状態、立位状態など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。また、身体全体の動作に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「身体全体の動作に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における身体全体の各動作（歩行状態、走行状態、飛び上がっている状態など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。口腔動作に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「口腔動作に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における各口腔動作（あくび、発声時の動作など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。口腔内で発生する振動に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「口腔内で発生する振動に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における口腔内で発生する各振動（物（硬いもの、柔らかいもの、硬いものと柔らかいものとの中間の硬さのものなど）を食べた際の振動、歯ぎしりをした際の振動、歯に物が衝突した際の振動など）に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。声帯で発生する振動に関する基本情報とは、上述した取出部において得られた「声帯で発生する振動に関する情報」に対応しており、予め情報検出装置１０で取得しておいた各動物における声帯で発生する振動に関する情報で、解析部で使用される照合用情報である。
【００３４】
行動解析プログラムは、取出ステップと、姿勢情報照合ステップと、身体全体の動作情報照合ステップと、口腔動作情報照合ステップと、口腔内振動情報照合ステップと、声帯振動情報照合ステップと、選択ステップと、行動解析ステップと、を有したものである。
【００３５】
取出ステップは、加速度センサ１１から得られた情報（加速度の時間変化、周波数解析など）を、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報、声帯で発声する振動に関する情報を取り出すものである。
【００３６】
姿勢情報照合ステップは、取出ステップで得られた姿勢に関する情報と、該姿勢に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の姿勢に関する基本情報とを照合するものである。
【００３７】
身体全体の動作情報照合ステップは、取出ステップで得られた身体全体の動作に関する情報と、該身体全体の動作に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合するものである。
【００３８】
口腔動作情報照合ステップは、取出ステップで得られた口腔動作に関する情報と、該口腔動作に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合するものである。
【００３９】
口腔内振動情報照合ステップは、取出ステップで得られた口腔内で発生する振動に関する情報と、該口腔内で発生する振動に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合するものである。
【００４０】
声帯振動情報照合ステップは、取出ステップで得られた声帯で発生する振動に関する情報と、該声帯で発生する振動に関する情報に対応し記憶装置３２の記憶部に格納されている各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合するものである。
【００４１】
選択ステップは、姿勢情報照合ステップ、身体全体の動作情報照合ステップ、口腔動作情報照合ステップ、発声情報照合ステップ、声帯振動情報照合ステップのうち、取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものである。
【００４２】
行動解析ステップは、選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行うものである。具体的には、対象動物がどのような状態でどのような動作を行っているかの行動解析を行うことができる。
【００４３】
表示部４０は、コンピュータ３０から出力された各種の情報を表示可能なものであり、コンピュータ３０による行動解析の結果を表示することが可能である。
【００４４】
次に、行動解析装置１００の動作について説明する。まず、動物の口腔内に設置された情報検出装置１０における加速度センサ１１によって所定時間毎に加速度を検知し、検知した加速度を電気信号化し、電気信号（加速度の情報）を無線送信器１２から無線受信器２０に送信する。電気信号（加速度の情報）を受信した無線受信器２０は、該電気信号（加速度の情報）をコンピュータ３０に出力し、加速度の情報をコンピュータ３０におけるＣＰＵ３１及び記憶装置３２を用いて解析する。具体的には、記憶装置３２内に格納されている各情報を読み込むとともに、記憶装置３２内に格納されている行動解析プログラムをＣＰＵ３１が実行する。そして、実行された行動解析プログラムは、上述した行動解析プログラムにおける各ステップを経て、動物の行動解析を行う。コンピュータ３０において、行動解析が終了すると、結果が表示部４０に出力され、表示される。
【００４５】
上記構成の行動解析装置１００によれば、以下のような効果を奏することができる。すなわち、加速度センサ１１から得られる情報から、姿勢に関する情報、身体全体の動作に関する情報、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報、声帯で発生する振動に関する情報のうち１つ以上を取り出し、対応する各動物の動作などの基本情報との照合を行うので、従来よりも高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【００４６】
また、上記構成の行動解析装置によれば、口腔内で発生する振動の情報として、発声によるもの、物が歯に衝突した際に発生した衝撃（物を食べた際に発生した衝撃を含む）によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるもの、なども得ることができる。したがって、これらの情報と、予め取得しておいた記憶部における、口腔内で発生する振動の情報に対応する各基本情報とを照合することが可能なので、より高精度の行動解析を行うことが可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示しながら、本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明の行動解析装置を用いた実験及びその結果を示す。
【００４８】
図２は、本実施例で用いた情報検出装置２００を含む実験装置を示す概略構成図である。情報検出装置２００は、ポリエステル樹脂からなるマウスピース４５（幅１５ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）と、マウスピース４５の前側の面の略中央に取り付けられた加速度センサ４１（Freescale Semiconductor製、型番ＭＭＡ７３６０Ｌ）と、加速度センサ４１に接続された信号線４２と、ノイズ除去用のコンデンサ（図示せず）とを備えているものである。加速度センサ４１は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の加速度を計測できる三軸加速度センサである。信号線４２は、電源６０と、加速度センサ１１で検知した加速度を計測するためのオシロスコープ６１とに接続されている。このような構成によると、オシロスコープ６１で計測された電圧波形及び加速度センサ４１におけるセンサ感度とから、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の時間的な加速度の変化を算出することが可能である。
【００４９】
図３は、図２に示した情報検出装置２００を、被験者の下顎に取り付けた状態を示す模式図である。なお、図３においては、唇、頬などの部位は省略している。また、図３における符号５０は下顎、符号５１は上顎、符号５２は中切歯、符号５３は臼歯を示す。下記に示す各実験では、図３に示したような状態で行った。
【００５０】
（実験１−１）
被験者（女性。以下、同様）に、座位の静止状態で日本語母音「あいうえお」を発声してもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１−１に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図４（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図４（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５１】
（実験１−２）
被験者に、座位の静止状態になってもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１−２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図５（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図５（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５２】
（実験１−３）
被験者に、座位の静止状態において日本語で「吾輩は猫である」と発声してもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図６（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が上述のように発声した際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図６（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５３】
（実験１−１と１−２との結果対比）
図４（ａ）〜（ｃ）から、発声前(約０．４ｓまで)の加速度は、ｙ軸方向ではほぼ０Ｇであるのに対し、ｘ及びｚ軸方向では０．４及び０．８Ｇ程度であることがわかる。このことから、被験者が座位の姿勢で情報検出装置２００を装着して口を閉じた状態においては、中切歯５２の上下方向は垂直軸に対し２５度程度傾いていることがわかる。次に、発声が始まると(約０．４ｓ以降)、あたかも加速度が幅を持ったように見える。該加速度の幅は一文字毎に変化しており、方向別に見るとｙ，ｚ軸方向に比べてｘ軸方向が顕著に変化している。このｘ軸方向の加速度の最大振幅は０．８Ｇ程度であった。更に、これら加速度の幅の中央値を見ると、ｙ軸方向においてはあまり変化していないが、ｘ及びｚ軸方向においては一文字毎に増減を繰り返している。特に、ｚ軸方向の中央値の変化はｘ軸方向の中央値の変化より顕著であり、ｚ軸方向の中央値は最大で±０．３Ｇ程度変化している。ちなみに、ｚ軸方向の加速度の幅とｚ軸方向の加速度の中央値の変化とから、被験者は３．５モーラ／秒程度の通話速で発声をしていることがわかる。続いて、図５（ａ）〜（ｃ）から、被験者が座位の静止状態にある場合には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の加速度の中央値がほとんど変化していないことがわかる。
【００５４】
次に、図４（ｄ）〜（ｅ）及び図５（ｄ）〜（ｅ）の周波数解析結果について述べる。発声時は静止時に比べて、全ての（ｘ，ｙ，ｚ）方向で２Ｈｚから２０Ｈｚまでの低周波域と２４０Ｈｚから３４０Ｈｚまでの高周波域の加速度のパワースペクトル密度が高くなることがわかった。更に，方向別に見ると，低周波域ではｚ軸方向のパワースペクトル密度がｘまたはｙ軸方向のパワースペクトル密度より高く、高周波域ではｘ軸方向のパワースペクトル密度がｙまたはｚ軸方向のパワースペクトル密度より高くなることもわかった。なお、低周波域については通話速の３．５モーラ／秒の値と桁的に一致すため、顎の動きを表していると推測できる。それ故に、顎の構造上、下顎５０の運動方向と最も一致する中切歯５２の上下（ｚ）方向の加速度のパワースペクトル密度が他の方向のパワースペクトル密度に比べて高くなっている。
【００５５】
一方、パワースペクトル密度が高くなった高周波域については、女性の声のピッチ周波数（声帯の基本振動数）２３０Ｈｚから３７０Ｈｚに一致している。このことから、この高周波成分については発話の音声が骨伝導により下顎５０の中切歯５２付近の加速度センサ４１に伝わり現れていると考えられ，本加速度センサ４１において音声の検出も可能であることがわかった。特に、ｘ方向のパワースペクトル密度が高くなることから、音声を検出するには中切歯５２の前後方向の加速度を計測すれば良いと考えられる。ちなみに、この中切歯５２の前後方向における加速度のパワースペクトルに音声成分を含むことを証明するため、図４（ａ）〜（ｃ）に示す基の加速度の波形データを数式処理システム・ソフトウェア(製品名Mathematica,（Wolfam research製）)で再生したところ、「あいうえお」の音声が明確に聞き取れた。以上のことより、発話時の中切歯に加わる加速度には、低周波成分（２Ｈｚ−２０Ｈｚ）と高周波成分（２４０Ｈｚ−３４０Ｈｚ）とを多く含むことが明らかになった。
【００５６】
（実験１−１と１−３の結果対比）
図４の（ｄ）〜（ｆ）及び図６の（ｄ）〜（ｆ）より、母音だけではなく子音を含めた通常時の発声においても、低周波成分と高周波成分を多く含むことがわかった。更に、低周波成分では特にｚ方向が大きく、高周波成分ではｚ方向が大きいことが明らかになった。
【００５７】
（実験２）
被験者に、その場で足ふみ（片足ずつ交互に上げる）をしてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図７（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、被験者が足ふみをした際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図７（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００５８】
図７（ａ）〜（ｃ）に示された加速度の周期的な変化から、この被験者においては約０．５秒ごとに左右の足を踏み変えていることがわかる。この加速度の変化はｚ，ｘ，ｙ方向の順に大きく、中切歯５２の位置が上下と前後方向だけではなく僅かではあるが左右方向にも動いることがわかる。ちなみに、一番大きかったｚ方向においては±０．１５Ｇ程度の加速度の変化があった。このように走歩行の中でも比較的動作の小さな足踏みにおいても、下顎５０の中切歯５２付近の加速度を測定することで行動を検出することが可能であることが明らかになった。次に、図７（ｄ）〜（ｅ）を見ると、全方向にいて２Ｈｚから１０Ｈｚまでの低周波域の加速度のパワースペクトル密度が高くなっている。特に、足踏みを０．５秒間隔で行っているため、垂直方向つまりｚ方向の２Ｈｚ付近のパワースペクトル密度が高くなっている。以上のことより、歩行時の中切歯５２に加わる加速度には、発話時と同じく低周波成分を多く含むが、発話時とは異なり高周波成分は多く含まないことが明らかになった。
【００５９】
（実験３−１）
被験者に、座位の静止状態で、クッキーを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−１に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図８（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にクッキーを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図８（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６０】
（実験３−２）
被験者に、座位の静止状態で、せんべいを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−２に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図９（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にせんべいを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図９（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６１】
（実験３−３）
被験者に、座位の静止状態で、パンを食べてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−３に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細にパンを食べた際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１０（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６２】
（実験３−４）
被験者に、座位の静止状態で、軽く歯を噛み合わせてカチカチという音を鳴らしてもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験３−４に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、歯を噛み合わせてカチカチという音を鳴らした際の加速度を詳細に検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１１（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６３】
（実験３−１の結果考察）
図８（ａ）〜（ｃ）から、０．１秒間程度（例えば、０．７秒から０．８秒）の食べ物を噛むための顎の動きに対応した比較的小さなゆっくりとした上下の加速度の変化があった後に、０．４秒間程度（例えば、０．９秒から１．３秒）の食べ物が粉砕しているときに対応する非常に大きな加速度の急峻な変化の繰り返しがあることがわかる。これらの加速度の変化はｚ方向が他の方向より大きく、その値は初めのゆっくりとした上下の加速度の変化では最大で±０．５Ｇであり、その後の急激な変化の繰り返しにおいては加速度センサ４１の測定範囲を超えており最大で±２Ｇ以上に達している。図８（ｄ）〜（ｅ）からは、全（ｘ，ｙ，ｚ）方向において、２Ｈｚから５００Ｈｚの広い範囲の周波数域に渡りパワースペクトル密度が高いことがわかる。特に、２０Ｈｚから２００Ｈｚの中間周波数の加速度のパワースペクトル密度は発声時と足踏み時には存在しない成分であることから、食事動作特有の周波数成分である。この中間周波数成分は顎を動かしている時ではなく食べ物が粉砕されているときに発生していると考えられるので、歯（マウスピース４５）と食べ物等との接触によって生じていると推測される。以上のことより、食事時の中切歯５２周辺に加わる加速度には、低周波から高周波の広い範囲の成分を多く含むことがわかり、特に発話及び歩行時には存在しない中周波成分（２０Ｈｚ−２００Ｈｚ）も含むことが明らかになった。
【００６４】
（実験３−１〜３−３と３−４との結果対比）
図８、９、１０の（ｄ）〜（ｆ）より、食べ物を食べているときは、低周波から高周波に渡り、幅広い成分を含むことがわかった。一方、図１１の（ｄ）〜（ｆ）より、歯をカチカチさせた場合（上顎の歯と下顎の歯とを噛み合わせて、音が鳴るような状態）においても、同様の傾向が得られた。これらのことより、食事動作の幅広い成分は食事時に上下の歯が接触することによって生じることがわかった。
【００６５】
（実験４）
被験者に静止状態（横臥）になってもらい、加速度センサ４１からの出力電圧波形をオシロスコープ６１（Tektronix 製、DSA70804）で計測し、その電圧波形と加速度センサ４１の感度とを基に、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸各方向の時間的な加速度の変化を求めた。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれについて、実験１０に係る加速度センサ１１についての加速度の時間変化を示したグラフを順に、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。更に、詳細に被験者が静止状態（横臥）になった際の加速度を検討するために、周波数解析を行った。その結果を図１３（ｄ）〜（ｅ）に示す。
【００６６】
（実験１−２と実験４との結果対比）
図５の（ａ）〜（ｃ）及び図１２の（ａ）〜（ｃ）において、静止時の加速度を見ることにより、重力方向と歯のｘ、ｙ、ｚの方向との関係が推測できる。これを利用すると、歯の位置から顔の位置さらには体勢までも推測できるため、被験者が立っているのか寝転っているのかとの推定も可能となる。
【００６７】
上記実験１−１〜実験４から、情報検出装置２００によって、被験者の様々な行動を効率よく検出することが可能であることがわかる。また、このようにして得られた情報を上記実施形態で示した記憶装置３２に記憶させておき、実施形態において説明した各基本情報として用いることが可能である。このように予め各基本情報を記憶装置３２に記憶させておき、情報検出装置２００を装着した被験者が行う動作から新たに取得できた情報と照合することで、本発明に係る行動解析装置が被験者から遠隔地にあったとしても、高精度の行動解析を行うことができる。したがって、本発明に係る行動解析装置によれば、遠隔地において、高齢者又は負傷者などの人全体を含む動物の体調をモニタリングすることも可能である。
【００６８】
＜変形例＞
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態及び実施例などに限定されるものではない。例えば、図１３に示した上記実施形態の変形例（行動解析装置１５０）のように、動物の舌に向けて可視光を照射する可視光照射部１１３（例えば、可視光源と、該可視光源からの光を投光する投光器とを有したようなもの）と、該舌において反射した可視光を受光可能な受光器１１４とを口腔内センサとして有した情報検出装置１１０としてもよい。また、記憶装置１３２に舌の動きに関する基本情報をも格納しておき、行動解析プログラムによって、舌の動きに関する基本情報と、情報検出装置１１０によって検出した舌の動きに関する情報とを照合し、行動解析を行うものとしてもよい。これにより、舌の動きを検出できるので、舌が咽喉部に入りこんでいるか否か、舌が活発に動いているか否かなどを解析できる。これらにより、他の情報と併せて、いびきをかいているのか、活動中であるのかなどを解析することが可能となる。なお、本変形例における符号１１１、１１２、１２０、１３１、１４０の部位は、順に、符号１１、１２、２０、３１、４０の部位と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
また、図１４に示した上記実施形態の他の変形例（行動解析装置３００）のように、赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部２１３（例えば、赤外線源と、該赤外線源からの赤外線を射出するのに使用される射出器とを有したようなもの）と、口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器２１４とを口腔内センサとして有した情報検出装置２１０としてもよい。また、記憶装置２３２に血流に関する基本情報をも格納しておき、行動解析プログラムによって、血流に関する基本情報と、情報検出装置２１０によって検出した血流に関する情報とを照合し、行動解析を行うものとしてもよい。これにより、口腔内の血流の度合いを検出することができ、口腔内の健康チェックを行うことが可能となる。なお、本変形例の情報検出装置２１０によれば、口腔内の温度又は湿度、舌の筋電位、あごの筋電位、などを検出することも可能であるので、これらの情報をも用いて、上記実施形態又は変形例と同様に、行動解析を行うこととしてもよい。また、本変形例における符号２１１、２１２、２２０、２３１、２４０の部位は、順に、符号１１、１２、２０、３１、４０の部位と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
また、上記実施形態における記憶装置３２は、コンピュータ３０の外部に設けられていてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において得られた複数の照合情報を用いて、さらに解析部によって複合的に解析することにより、より高精度な行動解析を行うことが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態における情報検出装置２００の変形例として、図１５に示したようなものが挙げられる。すなわち、動物の歯茎１０１に存在する歯１０２を覆うようにキャップ部材１０３（取付部材）を形成し、該キャップ部材１０３の表面に、加速度センサ１０５が設けられている板状部材１０４（振動板）を揺動自在に取り付けたものである。ここで、キャップ部材１０３は、例えば、樹脂からなるものでも金属からなるものでもよいし、歯１０２の一部に形成されているものであってもよい。また、キャップ部材１０３の代わりに、板状部材１０４を歯１０２に接着物を取付部材として用いてもよい。また、加速度センサ１０５において検出された加速度のデータは、図示しない有線機器又は無線機器によって、行動解析装置に送信されるようになっている。これらのような構成を有した情報検出装置であれば、発話時に発生する空気振動又は下顎の動作変位が小さくても、板状部材１０４が揺動して振動を発生させるので、加速度センサ１０５によって容易に加速度を検出することができる。
【００７３】
また、図１６に示したように、図１５に示した板状部材１０４の代わりに、加速度センサ２０５と、複数の突起状部材２０６とが設けられた板状部材２０４を用いてもよい。ここで示した突起状部材２０６は、例えば樹脂からなる針形状又は円錐形状のものであるが、発話時に発生した空気振動の共振周波数に合わせた形状又は大きさのものであれば、どのようなものであってもよい。また、突起状部材２０６は、１つだけ設けることとしてもよい。このような構成を有した情報検出装置であれば、発話時に発生する空気振動又は下顎の動作変位が小さくても、板状部材２０４がより容易に揺動して振動を発生させるので、加速度センサ１０５によりさらに容易に加速度を検出することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１１ 加速度センサ
１２ 無線送信器
２０ 無線受信器
３０、２３０ コンピュータ
４１、１０５、２０５ 加速度センサ
４２ 信号線
４０ 表示部
４５ マウスピース
５０ 下顎
５１ 上顎
５２ 中切歯
５３ 臼歯
６０ 電源
６１ オシロスコープ
１００、１５０、３００ 行動解析装置
１０１ 歯茎
１０２ 歯
１０３ キャップ部材
１０４、２０４ 板状部材
２００、２１０ 情報検出装置
２０６ 突起状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出部と、
前記取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、前記取り出された情報に対応する基本情報が格納されている記憶部と、
前記取出部によって得られた情報と前記記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えていることを特徴とする行動解析装置。
【請求項２】
前記口腔内で発生する振動が、物が歯に衝突した際に発生した衝撃によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるもの、のうちいずれか１つ以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の行動解析装置。
【請求項３】
前記取出部が、前記加速度センサによって得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すことが可能なものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の行動解析装置。
【請求項４】
前記口腔内に設けることが可能な可視光照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記舌において反射した可視光を受光可能な受光器とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の行動解析装置。
【請求項５】
前記口腔内に設けることが可能であって赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の行動解析装置。
【請求項６】
口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報を、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出ステップと、
前記口腔動作に関する情報と、前記口腔動作に関する情報に対応している各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合する口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内で発生する振動に関する情報と、前記口腔内で発生する振動に関する情報に対応している各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合する口腔内振動情報照合ステップ、又は、前記声帯で発生する振動に関する情報と、前記声帯で発生する振動に関する情報に対応している各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合する声帯振動情報照合ステップと、
前記口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内振動情報照合ステップ及び前記声帯振動情報照合ステップのうち、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させる選択ステップと、
前記選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行う行動解析ステップと、を有していることを特徴とする行動解析プログラム。
【請求項７】
前記取出ステップが、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すものであり、
前記姿勢に関する情報と、前記姿勢に関する情報に対応している各動物の姿勢に関する基本情報とを照合する姿勢情報照合ステップと、
前記身体全体の動作に関する情報と、前記身体全体の動作に関する情報に対応している各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合する身体全体の動作情報照合ステップと、をさらに有するとともに、
前記選択ステップが、前記姿勢情報照合ステップ及び前記身体全体の動作情報照合ステップを加えて、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものであり、
前記行動解析ステップが、前記姿勢情報照合ステップ又は前記身体全体の動作情報照合ステップの結果も加えて、動物の行動解析を行うものであることを特徴とする請求項６に記載の行動解析プログラム。
【請求項８】
加速度を検出可能な加速度センサが一方の面に固設された板状部材と、
前記板状部材を揺動自在に支持するとともに、動物の歯に取り付け可能な取付部材と、を備えていることを特徴とする口腔内センサ。
【請求項９】
前記板状部材の一方の面に、１以上の突起状部材が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の口腔内センサ。
【請求項１】
口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報から、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出部と、
前記取り出された情報との照合に使用するために予め取得された、前記取り出された情報に対応する基本情報が格納されている記憶部と、
前記取出部によって得られた情報と前記記憶部における情報とについて、対応する情報同士を照合し、動物の行動解析を行う解析部と、を備えていることを特徴とする行動解析装置。
【請求項２】
前記口腔内で発生する振動が、物が歯に衝突した際に発生した衝撃によるもの、歯と歯とが衝突した際に発生した衝撃によるもの、舌を動かした際に発生した衝撃によるもの、舌が歯、歯ぐき又は物に衝突した際に発生した衝撃によるもの、及び、物が歯茎に衝突した際に発生した衝撃によるもの、のうちいずれか１つ以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の行動解析装置。
【請求項３】
前記取出部が、前記加速度センサによって得られた情報から、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すことが可能なものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の行動解析装置。
【請求項４】
前記口腔内に設けることが可能な可視光照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記舌において反射した可視光を受光可能な受光器とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の行動解析装置。
【請求項５】
前記口腔内に設けることが可能であって赤外線を口腔内に照射する赤外線照射部と、前記口腔内に設けることが可能であって前記口腔内で反射した赤外線を検出可能な赤外線検出器とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の行動解析装置。
【請求項６】
口腔内に設けられた口腔内センサから得られた情報を、口腔動作に関する情報、口腔内で発生する振動に関する情報又は声帯で発生する振動に関する情報を取り出す取出ステップと、
前記口腔動作に関する情報と、前記口腔動作に関する情報に対応している各動物の口腔動作に関する基本情報とを照合する口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内で発生する振動に関する情報と、前記口腔内で発生する振動に関する情報に対応している各動物の口腔内で発生する振動に関する基本情報とを照合する口腔内振動情報照合ステップ、又は、前記声帯で発生する振動に関する情報と、前記声帯で発生する振動に関する情報に対応している各動物の声帯で発生する振動に関する基本情報とを照合する声帯振動情報照合ステップと、
前記口腔動作情報照合ステップ、前記口腔内振動情報照合ステップ及び前記声帯振動情報照合ステップのうち、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させる選択ステップと、
前記選択ステップで選択され実行したステップの結果から、動物の行動解析を行う行動解析ステップと、を有していることを特徴とする行動解析プログラム。
【請求項７】
前記取出ステップが、姿勢に関する情報と、身体全体の動作に関する情報と、をさらに取り出すものであり、
前記姿勢に関する情報と、前記姿勢に関する情報に対応している各動物の姿勢に関する基本情報とを照合する姿勢情報照合ステップと、
前記身体全体の動作に関する情報と、前記身体全体の動作に関する情報に対応している各動物の身体全体の動作に関する基本情報とを照合する身体全体の動作情報照合ステップと、をさらに有するとともに、
前記選択ステップが、前記姿勢情報照合ステップ及び前記身体全体の動作情報照合ステップを加えて、前記取出ステップにおいて取り出された情報に対応するステップを選択して実行させるものであり、
前記行動解析ステップが、前記姿勢情報照合ステップ又は前記身体全体の動作情報照合ステップの結果も加えて、動物の行動解析を行うものであることを特徴とする請求項６に記載の行動解析プログラム。
【請求項８】
加速度を検出可能な加速度センサが一方の面に固設された板状部材と、
前記板状部材を揺動自在に支持するとともに、動物の歯に取り付け可能な取付部材と、を備えていることを特徴とする口腔内センサ。
【請求項９】
前記板状部材の一方の面に、１以上の突起状部材が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の口腔内センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９１９９４（Ｐ２０１２−１９１９９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６６８４（Ｐ２０１１−５６６８４）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
【Ｆターム（参考）】
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