(57)【要約】  踏み台の裏面に３つ以上の荷重センサ７が設置され、演算部２３が、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での各荷重センサ７からの出力を所定周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定する重心バランス判定装置１において、バランス能力判定部２５が、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータ（総軌跡長および矩形面積）と、重心位置パラメータ（重心位置ずれ）とに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。したがって、２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を正確に判定することができ、身体のゆがみや運動能力を簡単にチェックすることができる。
2009093631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、
前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、
前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定すること
を特徴とする重心バランス判定装置。
【請求項２】
前記重心動揺パラメータが、
前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであること
を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
【請求項３】
前記重心動揺パラメータの１つが、
前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値であること
を特徴とする請求項１又は２記載の重心バランス判定装置。
【請求項４】
前記重心位置パラメータは、
前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項５】
前記重心位置パラメータは、
前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記所定期間内での前記演算位置の平均値である平均重心位置の、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項６】
前記バランス能力判定部は、
前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータに、それぞれ予め定められる重み付けを行った合計値から前記重心バランス能力を演算すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項７】
前記各荷重センサの出力から、重心バランスが安定したか否かを判定し、安定した時点で、前記バランス能力判定部に、前記重心位置を演算させる重心バランス安定状態判定部をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項８】
前記重心バランス安定状態判定部は、
前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から所定時間経過したことにより重心バランスが安定状態であると判定すること
を特徴とする請求項７記載の重心バランス判定装置。
【請求項９】
前記重心バランス安定状態判定部は、
前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離または体重の変化が所定範囲内に収束した状態が所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する
ことを特徴とする請求項７記載の重心バランス判定装置。
【請求項１０】
前記バランス能力判定部は、
前記重心動揺パラメータを用いて運動能力レベルを判定すること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項１１】
前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、
前記運動能力レベルは、俊敏性を表すものであり、
前記バランス能力判定部は、さらに、
前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値が大きいほど、前記被験者の俊敏性が優れていると判定すること
を特徴とする請求項１０記載の重心バランス判定装置。
【請求項１２】
前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、
前記運動能力レベルは、持久力を表すものであり、
前記バランス能力判定部は、さらに、
前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値の、時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定すること
を特徴とする請求項１０記載の重心バランス判定装置。
【請求項１３】
前記各荷重センサの出力の和から前記被験者の体重を求める体重演算部と、
入力電極および出力電極と、
前記入力電極から前記被験者の身体に電流を流す電流源と、
前記電流の流れによる前記出力電極間の電圧から、身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスから体組成成分を算出する体組成成分算出部とをさらに備えること
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項１４】
前記荷重センサは４つであり、
前記バランス能力判定部は、
Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬ、各荷重センサがＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの荷重をそれぞれ検出したとすると、前記演算位置の座標（ｘ，ｙ）を、下記の式（Ａ）、（Ｂ）によって演算すること
ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ−Ｍａ−Ｍｃ）｝／Ｗ    ・・・（Ａ）
ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ−Ｍｃ−Ｍｄ）｝／Ｗ    ・・・（Ｂ）
ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
【請求項１５】
前記重心動揺パラメータは、
前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであり、
前記重心位置パラメータは、
前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数を生成し、下記の式（１）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ    ・・・（１）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
【請求項１６】
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定すること
を特徴とする請求項１５記載の重心バランス判定装置。
【請求項１７】
前記重心動揺パラメータは、
前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、
前記重心位置パラメータは、
前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、前記重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（２）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（２）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
【請求項１８】
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定すること
を特徴とする請求項１７記載の重心バランス判定装置。
【請求項１９】
前記重心動揺パラメータは、
前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、
前記重心位置パラメータは、
前記所定期間内に算出された各演算位置の座標を平均して得られる平均重心位置の、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であり、
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、前記平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（３）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（３）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
【請求項２０】
前記バランス能力判定部は、
前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記平均重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記平均重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定すること
を特徴とする請求項１９記載の重心バランス判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重心動揺指標を用いて重心バランスを判定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、重心動揺指標を用いて、めまいや平衡機能障害等の検査が行われている。一般にそのような検査を行うものとして重心動揺計があり、従来の重心動揺計については、たとえば特許文献１および特許文献２に記載されている。【０００３】
特許文献１では、踏み台の裏面に３つの荷重センサを設置し、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサの出力から重心位置を求め、重心動揺パラメータであるその重心位置の所定期間に亘る総軌跡長と、前記軌跡の最外周線によって区画された図形の面積（外周面積）との比を求めることで、前記平衡機能障害の病態の評価に役立てることが示されている。【０００４】
また、特許文献２では、重心動揺計とあるものの、重心位置パラメータである平均重心位置を求めて、矯正の元データとしている。【０００５】
重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。そして、前記特許文献２の重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、前記特許文献１の総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。しかしながら、これら２つのパラメータを個別に用いても、特に前記運動能力による影響が考慮されず、前記重心バランス能力を正確に判定することができないという問題がある。
【特許文献１】特許第２７６０４７１号公報
【特許文献２】特許第２７６０４７２号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、重心バランス能力を背景技術よりも精度よく判定することができる重心バランス判定装置を提供することである。
【０００７】
本発明の一局面に従う重心バランス判定装置は、踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。
【０００８】
前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。
【０００９】
したがって、これら２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を背景技術よりも精度良く判定することができ、身体のゆがみや運動能力を（家庭内で）簡単にチェックすることができる。また、生活習慣病の自己管理において日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る重心バランス判定装置の平面図である。
【図２】前記重心バランス判定装置の底面図である。
【図３】前記重心バランス判定装置の縦断面図である。
【図４】前記重心バランス判定装置における脚部の拡大断面図である。
【図５】前記重心バランス判定装置の使用方法を説明するための図である。
【図６】重心動揺軌跡の一例を示すグラフである。
【図７】前記重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】前記重心バランス判定装置におけるバランス能力の判定動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】重心位置ずれの求め方を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の実施の第２の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための重心動揺軌跡のグラフである。
【図１１】本発明の実施の第３の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための平均重心位置のグラフである。
【図１２】本発明の実施の第５の形態に係る重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第１の態様を説明するための軌跡長変動を示すグラフである。
【図１４】前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第２の態様を説明するための前後方向の重心位置変動を示すグラフである。
【図１５】前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第３の態様を説明するための体重変動を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の第６の形態に係る重心バランス判定装置における運動能力の判定方法を示す敏捷性と持久力とのグラフである。
【図１７】本発明の実施の第７の形態に係る重心バランス判定装置の平面図である。
【図１８】図１７で示す重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】重心位置（演算位置）の算出方法の一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の第１の形態に係る重心バランス判定装置１の平面図であり、図２はその底面図であり、図３はその縦断面図である。本実施の形態に係る重心バランス判定装置１は、体重を計測する体重計の１機能として設けられるものである。したがって、外観形状は従来の体重計と類似している。重心バランス判定装置１の踏み台２の裏面には、３つ以上の脚部（図１〜図３では参照符号８ａ〜８ｄで示す４つ、総称するときは、以下参照符号８で示す）が設置され、踏み台２の上面には足を合わせる左右の足型３ａ，３ｂが設けられている。【００１２】
足型３ａ，３ｂには足を合わせ易くするための窪み４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂが設けられている。前記踏み台２の上面にはまた、着脱可能に、ケーブル線を介して接続される操作パネル１３が埋込まれており、該操作パネル１３は前記ケーブル線がリールに巻取られた状態で固定されている。前記踏み台２内には、電子回路基板１０が内蔵されている。さらに、前記踏み台２の前面には電源スイッチ１１が、底面には電池ボックス９がそれぞれ設けられている。【００１３】
図４は、前記脚部８の拡大断面図である。前記各脚部８ａ〜８ｄは円柱形に形成され、その内部には荷重受け６ａ〜６ｄ（総称するときは、以下参照符号６で示す）および荷重センサ７ａ〜７ｄ（総称するときは、以下参照符号７で示す）がそれぞれ埋込まれている。前記荷重受け６は、たとえば硬い金属が半球状に加工され、その半割れ部分が荷重センサ７の上面に固着され、頂点部分が踏み台２の底面に点接触しており、上（踏み台２）からの垂直荷重が水平方向へ逃げず、荷重センサ７に伝達する構造になっている。【００１４】
上述のように構成される重心バランス判定装置１において、被験者は電源スイッチ１１を入れ、操作パネル１３を引出し、表示部１４に表示される年齢、性別、身長、足の長さなどの身体基本情報を、入力指示に従い、入力部１５から入力することで、重心バランスの測定が可能になる。次に、被験者が、踏み台２の窪み４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂに両足を合わせて立ち、図５に示すように両手をまっすぐに伸ばし、操作パネル１３を把持すると、前記電子回路基板１０では、被験者がその姿勢を保持している予め設定された所定の期間内で重心位置（演算位置）が演算され、図６に示すような重心動揺軌跡１６が得られる。【００１５】
図１９は、重心位置（演算位置）の算出方法の一例を説明するための説明図である。図１９において、原点０から荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬとする。被験者の荷重Ｗの重心が（ｘ，ｙ）であるとし、荷重センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがＭａ（ｋｇ），Ｍｂ（ｋｇ），Ｍｃ（ｋｇ），Ｍｄ（ｋｇ）の荷重をそれぞれ検出したとすると、原点０を中心にＸ軸方向のモーメントが釣り合う位置すなわち重心位置（演算位置）のＸ座標は、下記の式（Ａ）によって表される。
ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ−Ｍａ−Ｍｃ）｝／Ｗ    ・・・（Ａ）【００１６】
そして、原点０を中心にＹ軸方向のモーメントが釣り合う位置すなわち重心位置（演算位置）のＹ座標は、下記の式（Ｂ）によって表される。【００１７】
ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ−Ｍｃ−Ｍｄ）｝／Ｗ    ・・・（Ｂ）
ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
したがって、式（Ａ）、（Ｂ）を用いて、荷重センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで検出された重量値と、各センサー間の距離とから重心の座標位置（ｘ，ｙ）が算出できる。【００１８】
このようにして所定期間、重心位置（演算位置）の座標を予め設定された時間間隔で繰り返し算出し、得られた重心位置（演算位置）の座標を順次線でつなぐと、図６に示すような重心動揺軌跡１６が得られる。【００１９】
この重心動揺軌跡１６から、以下に示すようにして、重心位置（演算位置）の移動量（重心動揺軌跡１６の長さ）を表す総軌跡長１７、左右方向の最大変位（Ｘ座標の最大値と最小値との差）、および前後方向の最大変位（Ｙ座標の最大値と最小値との差）、及びそれらの最大変位で囲まれる矩形の面積である矩形面積１８などが演算される。そしてその重心動揺パラメータに、さらに前記重心位置（演算位置）の足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置のずれ量を組合わせ、また被験者の身体基本情報に応じて所定の補正係数がかけられて、重心バランスの良否（能力）が判定される。そして、表示部１４に体重と共に、例えばバランス能力が低い、標準、高いといった評価や点数が表示される。【００２０】
ここで、総軌跡長１７及び矩形面積１８が、重心動揺パラメータの一例に相当している。また、重心位置（演算位置）の足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置（演算位置）のずれ量が、重心位置パラメータの一例に相当している。また、足形の中央位置（原点Ｏ）が、踏み台上の基準位置として予め設定されている。【００２１】
図７は、上述のように構成される重心バランス判定装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記各荷重センサ７では、適宜ゼロ点調整が行われる。そして、各荷重センサ７で検出された重量を示す信号が、図示しないアンプなどで適宜増幅された後、ＡＤ変換部２１で所定のサンプリング周期毎にＡＤ変換されることで、各荷重センサ７で検出された重量を示すデータが、記憶部２２のＲＡＭなどから成る領域に記憶されてゆく。一方、前記入力部１５から入力された被験者の身体基本情報は、前記記憶部２２の不揮発性の領域に記憶（登録）されている。【００２２】
演算部２３は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read  Only  Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、演算部２３は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、体重計測部２４（体重演算部）およびバランス能力判定部２５として機能する。【００２３】
体重計測部２４は、記憶部２２から、サンプリング周期毎の各荷重センサ７ａ〜７ｄの検出結果を読出し、そのサンプリング毎の検出値の合計値の変動を求め、変動が予め設定された所定値以内に収まった時点での当該合計値を体重として判定する。【００２４】
一方、演算手段であるバランス能力判定部２５は、各荷重センサ７間の距離に基づき、重心位置座標をサンプリング毎に求める。なお、ここで求められる座標は、厳密には重心位置ではなく、足圧中心ＣＯＰ（Center  of  Position）であるが、静的状態では重心位置と足圧中心とはほぼ一致するとみなせるので、ここでは重心位置と表記する。バランス能力判定部２５は、重心位置パラメータである足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置のずれ量及び重心動揺パラメータを用いてさらに演算を行い、バランス能力を判定し、表示部１４に表示させる。【００２５】
図８は、上述のバランス能力の判定動作を説明するためのフローチャートである。被験者は、ステップＳ１で先ず電源を入れ、ステップＳ２で、年齢、性別、身長、足の長さを入力する。ステップＳ３では、被験者が踏み台２に載った直後から（前記ゼロ点調整された荷重センサ７の出力に変動が生じた時点から）、各荷重センサ７の出力のサンプリングが予め設定された所定の周期で行われ、ステップＳ４では、前記体重計測部２４で、得られた各荷重センサ７の検出結果の合計値によって体重が確定され、表示部１４に結果が表示される。【００２６】
ステップＳ５では、ステップＳ３での各荷重センサ７の検出結果から重心位置座標が逐次算出され、測定開始後の予め設定された所定期間に亘る重心位置座標が抽出される。ステップＳ６では、重心位置座標を用いて重心位置パラメータを演算し、さらに足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置座標のずれ量と複数の重心動揺パラメータとを組合わせて用いることで、バランス能力レベルが判定され、ステップＳ７で結果が表示される。【００２７】
ここで、バランス能力レベルを判定するために複数のバランス指標（パラメータ）を用いる理由は以下のとおりである。先ず、重心位置は、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、総軌跡長は重心の移動量を表し、矩形面積は重心の広がり度合いを表す。矩形面積は主に下肢筋力に関与すると考えられるので、筋力を鍛えることで面積は減少すると考えられる。【００２８】
また、高齢者は若年者に比べて、総軌跡長は長く、矩形面積は大きいと一般に考えられている。しかしながら、総軌跡長に関しては、バランス訓練を行うことによっても長くなる場合があり、高いスキルを持つダンサーでは安静立位時に重心の動きが増加することが報告されている。したがって、単に総軌跡長、矩形面積がともに小さいほどバランス能力が高いとは言い切れず、単独ではバランス能力を正確に判断できない。【００２９】
以上の理由で、総軌跡長および矩形面積はバランス能力をそれぞれ異なる側面で捉えた指標であることから、単独で用いるより、重心動揺パラメータとしてこれらを組合わせて判断することで、さまざまな要素が関与する重心バランス能力がより正確に分る。【００３０】
そこで、本実施の形態では、重心バランスの能力レベルを以下の重心バランス能力値Ｐのように表す。【００３１】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ    ・・・（１）
ただし、前記総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数は、例えば後述するモニタ評価による計測データに基づき、全体範囲をたとえば１０段階に分割し、各範囲に点数を割り当てた１から１０までの指数である。【００３２】
モニタ評価では、例えば、重心バランス能力が高いと考えられる人（例えばダンサー）と、重心バランス能力が標準的であると考えられる人（例えば２０歳〜４０歳の会社員）と、重心バランス能力が低いと考えられる人（例えば６５歳以上の高齢者）とについて、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置の左右方向ずれと前後方向ずれとの合計である重心位置ずれ量とを、実験的に算出する。【００３３】
そして、このようなモニタ評価で得られた総軌跡長、矩形面積、及び重心位置から、それぞれ重心バランス能力が高いと考えられる人ほど、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量から大きな値の総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数が得られるように、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量を、測定結果がそれぞれ幾らから幾らの範囲では何点の指数というように総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の各指数に変換する変換テーブルを作成し、予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。【００３４】
この場合、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が高いと考えられ、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数がそれぞれ大きな値に設定される傾向となるが、例えばダンサーのように一般的な傾向とは異なる傾向を示す人をモニタ評価に加えて変換テーブルを作成することで、重心バランス能力の評価精度を向上することが可能となる。【００３５】
なお、例外的な事例を除外して、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。【００３６】
そして、バランス能力判定部２５は、この変換テーブルを用いて、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量を、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の各指数に変換し、式（１）を用いて重心バランス能力値Ｐを算出する。【００３７】
また、Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれの指数にかかる係数であり、たとえばすべて１０とすると、各バランス指標を均等に重み付けしたことになる。【００３８】
さらにまた、重心位置ずれ量は、重心動揺パラメータの演算を開始するときの最初の重心位置のずれ量である。図９に示すように、左右方向のずれ量を、左右の足型３ａ，３ｂ方向の中央位置からのずれ量とし、前後方向のずれ量を、前記足型３ａ，３ｂの長さ方向の中央位置からのずれ量として、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量との合計を重心位置ずれ量として算出し、さらにこの重心位置ずれ量を、変換テーブルを用いて重心位置ずれ指数に変換する。【００３９】
なお、左右方向のずれ量を足の幅で正規化した値と、前後方向のずれ量を足の長さで正規化した値との合計を、重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。【００４０】
この重心動揺パラメータの演算を開始するときの最初の重心位置が、重心位置パラメータの一例に相当している。また、図９における左右方向の中央と前後方向の中央との交わる点が、図１９における原点Ｏに相当している。【００４１】
ここで、係数Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ１０，２０，１０とすれば、矩形面積指数は他の指数の２倍の重み付けとなり、たとえば筋力トレーニングなどによる矩形面積の変化をより顕著に現すことができる。また、Ｚは年齢、性別その他の因子による定数項である。そして、前記バランス能力判定部２５は、得られた総軌跡長、矩形面積、重心位置ずれ、および年齢の各パラメータから、前記記憶部２２のテーブルを参照し、得られた指数に上記式（１）の計算を行い、重心バランス能力値Ｐを総合的なバランス能力レベルの点数として、前記表示部１４に表示する。【００４２】
あるいは、例えばα＞βの関係を有する第１閾値αと、第２閾値βとを予め設定しておき、バランス能力判定部２５は、重心バランス能力値Ｐの値が、第１閾値αを超える場合バランス能力が高いと判定し、第１閾値α以下、かつ第２閾値β以上の場合バランス能力が標準的と判定し、第２閾値βに満たない場合バランス能力が低いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示するようにしてもよい。【００４３】
これにより、バランス能力判定部２５は、重心バランス能力値Ｐが大きいほど、被験者の重心バランス能力が高いと判定する。【００４４】
例えば、重心バランス能力が高いと考えられる人（例えばダンサー）と、重心バランス能力が標準的であると考えられる人（例えば２０歳〜４０歳の会社員）とについて実験的に重心バランス能力値Ｐを算出し、重心バランス能力が高いと考えられる人の重心バランス能力値Ｐと、重心バランス能力が標準的であると考えられる人の重心バランス能力値Ｐとの間の中央の値を第１閾値αとして用いることができる。【００４５】
また、例えば、重心バランス能力が標準的であると考えられる人と、重心バランス能力が低いと考えられる人（例えば６５歳以上の高齢者）とについて実験的に重心バランス能力値Ｐを算出し、重心バランス能力が標準的と考えられる人の重心バランス能力値Ｐと、重心バランス能力が低いと考えられる人の重心バランス能力値Ｐとの間の中央の値を第２閾値βとして用いることができる。【００４６】
以上のように、本実施の形態の重心バランス判定装置１では、踏み台２の裏面に３つ以上の荷重センサ７が設置され、演算部２３が、前記踏み台２上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサ７からの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定するにあたって、バランス能力判定部２５が、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータ（総軌跡長および矩形面積）と、前記所定期間に亘る演算位置の分布（本実施の形態では、重心動揺パラメータの演算を開始する最初の重心位置のずれ量）から求められる重心位置パラメータ（重心位置ずれ）とに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。【００４７】
ここで、前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。【００４８】
そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。しかしながら、その偏りがあれば、バランスを保つためにより多くの内部エネルギーを消耗する。そのため重心位置パラメータである前後方向および左右方向のずれ量は、重心バランス能力を表す一指標となる。【００４９】
一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。【００５０】
したがって、前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータの２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を正確に判定することができ、身体のゆがみや運動能力を簡単にチェックすることができる。ところで、健常者においても、近年、生活習慣病や運動不足による足腰の脆弱化が重心バランスの安定性に影響を及ぼしていると考えられている。重心バランスの安定性は、腹筋、背筋、下肢にあるひふく筋、ヒラメ筋などの筋力、股関節、膝関節、足関節の柔軟性などが関与する。また、姿勢（アライメント）も重心バランスに関与する。身体にゆがみが生じると重心バランスの安定性は低下する。【００５１】
しかしながらこれまでは、筋力、柔軟性、姿勢などの計測は専用の機器や画像診断などを用いて行われていた。そのため家庭内で間単に計測することは困難であった。しかしながら、本実施の形態の重心バランス判定装置１を用いることで、身体のゆがみや運動能力を家庭内で簡単にチェックすることができる。また、前記生活習慣病の自己管理において、日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。【００５２】
また、前記重心動揺パラメータを、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とすることで、前記総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動させられる能力である一方、前記矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れるので、複数の重心バランス指標を組合わせて、総合的なバランス能力レベルを表すことが可能となる。【００５３】
また、従来から用いられる外周面積は、それを測定するには、重心の移動軌跡の外周線を画像で描き、画像解析をして、外周線で囲まれたエリアの画像のドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけで算出できるので、容易に求めることができる。【００５４】
［実施の形態２］
図１０は本発明の実施の第２の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置には、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、前記演算部２３のバランス能力判定部２５の判定にあたって、前記重心動揺パラメータに、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値の指標が加えられていることである。具体的には、重心バランスの能力レベルを以下の重心バランス能力値Ｐのように表す。【００５５】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（２）
ただし、Ｄは係数である。また、総軌跡長矩形面積比指数も、予め実施したモニタ評価による計測データに基づき、全体範囲をたとえば１０段階に分割し、各範囲に点数を割り当てた１から１０までの指数である。【００５６】
なお、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。【００５７】
前記総軌跡長／矩形面積は、単位面積当りの軌跡長であることから、重心移動を素早く、正確に行う反射機能に主に関係すると考えられる。つまりバランス訓練を行うことにより総軌跡長／矩形面積は増加すると考えられ、絶えず細かい重心の揺れを行っており、しかも狭い範囲で行っている場合に高くなり、素早く正確な動きと静止とをスムースに行う必要がある、特にバレエ、体操、柔道など、前記バランス能力が重要なスポーツ選手で高く出る傾向がある。したがって、たとえば係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、それぞれ１０，１０，１０，２０とすれば、総軌跡長矩形面積比指数は他の指数の２倍の重み付けとなり、バランス訓練などによる総軌跡長／矩形面積比の変化をより顕著に現すことができる。【００５８】
詳しくは、背景技術に係る外周面積と本発明に係る矩形面積とでは基本概念が異なり、たとえば図１０に示す重心動揺軌跡において、図１０Ａ，図１０Ｂの２つの状態での外周面積２７，２８はまったく同じであるが、図１０Ａにおける矩形面積２９の方が図１０Ｂにおける矩形面積３０に比べて小さい。【００５９】
簡単のため、総軌跡長３１，３２もまったく同じとすると、総軌跡長３１，３２を外周面積２７，２８で割る従来から広く用いられている指標では、２つの状態ではまったく同じ値になる。これに対して、総軌跡長３１，３２を矩形面積２９，３０で割った本実施の形態の指標では、図１０Ａの方が図１０Ｂに比べてバランス能力が高いと判断される。これは、図１０Ａにおける矩形面積２９の方が図１０Ｂにおける矩形面積３０に比べて小さいことから、図１０Ａの方が狭い範囲内で重心移動を制御していることになり、バランス能力が総合的には高いと判断し得るためである。【００６０】
したがって、この指標を用いることで、バランス能力を、簡単かつ的確に判定することができる。【００６１】
［実施の形態３］
図１１は本発明の実施の第３の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置にも、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５の判定方法が異なるだけである。【００６２】
具体的には、バランス能力判定部２５は、例えば図１１に示すように、予め設定された時間間隔で算出した各重心位置の座標（重心動揺軌跡１６における各点）を、Ｘ座標とＹ座標とでそれぞれ平均して平均重心位置座標３３を算出する。そして、バランス能力判定部２５は、足形の中央位置（原点Ｏ）からの平均重心位置座標の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量との合計値を平均重心位置ずれ量として算出する。この場合、平均重心位置ずれ量が重心位置パラメータの一例に相当している。【００６３】
なお、バランス能力判定部２５は、各重心位置の座標について、左右方向のずれ量の平均値と、前後方向のずれ量の平均値とを算出し、このようにして得られた左右方向のずれ量の平均値と前後方向のずれ量の平均値との合計値を平均重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。【００６４】
また、左右方向のずれ量の平均値を足の幅で正規化した値と、前後方向のずれ量の平均値を足の長さで正規化した値との合計を、平均重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。【００６５】
また、上述のモニタ評価と同様にして、重心バランス能力が高いと考えられる人ほど、平均重心位置ずれ量から大きな値の平均重心位置ずれ指数が得られるように、測定結果がそれぞれ幾らから幾らの範囲では何点の指数というように、平均重心位置ずれ量を平均重心位置ずれ指数に変換する変換テーブルを作成し、予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。【００６６】
この場合、一般的な傾向としては平均重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が高いと考えられ、平均重心位置ずれ指数が大きな値に設定される傾向となるが、例えばダンサーのように一般的な傾向とは異なる傾向を示す人をモニタ評価に加えて変換テーブルを作成することで、重心バランス能力の評価精度を向上することが可能となる。【００６７】
なお、例外的な事例を除外して、平均重心位置ずれ量が小さくなるほど平均重心位置ずれ指数を大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。【００６８】
そして、バランス能力判定部２５は、重心バランスの能力レベルを表す重心バランス能力値Ｐを下記の式（３）を用いて算出する。【００６９】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（３）
すなわち、前記式（１）、（２）では、重心動揺パラメータの演算を開始する最初の重心位置のずれ量を指数化した重心位置ずれ指数が用いられたのに対して、本実施の形態では、このような重心位置ずれ指数の代わりに、平均重心位置ずれ指数を用いる。【００７０】
平均重心位置ずれ量は、身体の偏りを最も端的に表した指標であり、この平均重心位置ずれ量を点数化した平均重心位置ずれ指数を用いると、被験者の身体のゆがみの傾向を重心バランス能力値Ｐに反映することができるので、重心バランス能力の評価精度が向上する。【００７１】
［実施の形態４］
続いて、本発明の実施の第４の形態に係る重心バランス判定装置では、前記第２の実施の形態の重心バランス判定装置に類似し、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５は、重心バランスの能力レベルを以下のように表すことである。【００７２】
重心バランス能力値Ｐ＝Ｍ×（Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数）＋Ｎ×（Ｃ×重心位置ずれ指数）＋Ｚ    ・・・（４）
すなわち、前記重心動揺パラメータ（総軌跡長指数、矩形面積指数、総軌跡長矩形面積比指数）と、重心位置パラメータ（重心位置ずれ指数）とに所定の重みＭ，Ｎを付けた合計値から前記重心バランス能力値Ｐを求めることである。【００７３】
詳しくは、筋力トレーニング中などでは、総軌跡長、矩形面積、総軌跡長／矩形面積などの重心動揺パラメータにトレーニングの効果がより明確に現れるので、このような場合には、たとえばＭを８０％、Ｎを２０％の寄与率で重心バランス能力を現す方が、被験者のモチベーションを高めることができる。【００７４】
一方、ヨガやストレッチなどによる身体のゆがみを矯正するトレーニングでは、重心位置ずれの改善効果がより明確に現れるので、このような場合には、たとえばＭを２０％、Ｎを８０％の寄与率で重心バランス能力を現す方が、被験者のモチベーションを高めることができる。このようにトレーニングの種類によって重心バランス能力の評価方法を変えることで、適切なトレーニングが行われているか否かを精度良く判断することができる。【００７５】
［実施の形態５］
図１２は本発明の実施の第５の形態に係る重心バランス判定装置４１の電気的構成を示すブロック図である。この重心バランス判定装置４１は、前述の重心バランス判定装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この重心バランス判定装置４１では、演算部４３に、重心バランス安定状態判定部４６が設けられており、この重心バランス安定状態判定部４６は、重心バランスが安定したと判定した時点で、前記体重計測部２４に測定開始のトリガを、バランス能力判定部４５に前記重心バランス位置の演算開始のトリガを与えることである。【００７６】
この点、従来の重心動揺計においては、被験者が立位姿勢を取ってからどの時点で計測を開始するか明確に定義されていなかった。このため、測定期間は測定者の主観によって曖昧に定められ、３０〜６０秒も要していた。これに対して、本実施の形態では、重心バランスの判定期間を自動的に設定し、短時間で評価することができるとともに、再現性が良く、正確な判定を行うことができる。【００７７】
具体的には、先ず第１の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点からカウント動作を開始し、予め設定された所定時間カウントすると重心バランスが安定状態であると判定する。図１３は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から５０ｍｓｅｃ毎に軌跡長を求め、１０秒間に亘るその５０ｍｓｅｃ間の軌跡長の変動を示すグラフである。この図１３では、被験者が踏み台２に足を載せた直後から約５秒で軌跡長がほぼ安定していることが理解される。このため、前記重心バランス安定状態判定部４６は、足を載せた直後から予め設定された所定の時間、たとえば所定の時間、たとえば前記５秒程度経過した時点で重心が安定状態に到達したと判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０としてトリガを与え、そこから所定の時間、たとえば１０秒までにおける平均重心位置および重心動揺パラメータをバランス能力判定部４５によって求めさせ、前記式（１）〜（４）のいずれかを用いて重心バランス能力を判定させる。これによって、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。【００７８】
次に、第２の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離が予め設定された所定範囲内に収束した状態が予め設定された所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する。図１４は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から１０秒間の前後方向の重心位置変動を示すグラフである。この図１４で示すように、被験者が踏み台２に足を載せた直後からしばらくの間は重心位置が定まらず、時間の経過とともに一定範囲に収まる。【００７９】
前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記単位時間毎に、たとえば予め設定された所定のサンプリング周期毎に得られる重心位置の１サンプリング前との差分量が、予め設定された所定の範囲内に予め設定された所定回数連続して収束した時点で重心位置が安定状態になったと判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０としてトリガを与える。そして、そこから予め設定された所定の時間、たとえば１０秒までにおける平均重心位置および重心動揺パラメータをバランス能力判定部４５によって求めさせ、前記式（１）〜（４）のいずれかを用いて重心バランス能力を判定させる。このようにしてもまた、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。【００８０】
同様に第３の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点から、単位時間当りの体重の変化が予め設定された所定範囲内に収束した状態が予め設定された所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する。図１５は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から１０秒間の体重変動を示すグラフである。この図１５で示すように、被験者が踏み台２に足を載せた直後から荷重値の合計、すなわち前記体重を求め、その変動が予め設定された一定レベル以内に予め設定された所定回数連続して含まれた時点で重心バランスが安定した判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０とする。このようにしてもまた、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。【００８１】
［実施の形態６］
図１６は、本発明の実施の第６の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置にも、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５が、前記重心バランス能力から運動能力レベルを判定することである。ここで、運動能力は、たとえば敏捷性および持久力である。【００８２】
敏捷性は筋肉の収縮、弛緩を調整する速度に関係する能力と考えられる。すなわち、敏捷性が高いことは筋肉の収縮、弛緩を調整する速度が速いということであり、調整速度が速いということは身体の重心バランスを調整する速度が速いということである。従って、敏捷性が高いほど小さな面積内で細かい揺れ動きで重心調整できることを意味し、総軌跡長／矩形面積が大きくなる。【００８３】
そこで、バランス能力判定部２５は、総軌跡長／矩形面積が大きいほど、被験者の俊敏性が優れ、敏捷性レベルが高いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示する。【００８４】
また、持久力は筋肉の収縮、弛緩の状態を維持する能力と考えられるが、重心バランス能力では重心動揺が安定した後の持続性すなわち総軌跡長／矩形面積の変動を用いて持久力レベルを表すことができる。すなわち、重心動揺が安定した後、総軌跡長／矩形面積の時間経過に伴う変動が小さくほぼ一定の値が維持されていれば、持久力が高いと考えられ、総軌跡長／矩形面積の値が時間経過に伴い大きく変動するようであれば、持久力が低いと考えられる。【００８５】
そこで、バランス能力判定部２５は、重心動揺が安定した後の総軌跡長／矩形面積の時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高く、持久力レベルが高いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示する。【００８６】
前記図１６は、本願発明者が、２８名のモニタについてバランス評価を行い、横軸に敏捷性レベル、縦軸に持久力レベルで現した結果である。ここで敏捷性レベルは重心が安定後５秒間の総軌跡長／矩形面積の値を、１０段階に区分して、総軌跡長／矩形面積の値が大きいほど点数が高く（敏捷性が高く）なるように０〜１０の点数を割り当てたものである。【００８７】
また、持久力レベルは安定後１秒間の総軌跡長／矩形面積を連続５回算出し、それらの標準偏差を平均値で除した変動係数を１０段階に区分して、この変動係数が小さいほど点数が高く（持久力が高く）なるように０〜１０の点数を割り当てたものである。【００８８】
本実施の形態によれば、図１６に示すように敏捷性および持久力レベルから、被験者の運動能力特性を４タイプに分けることが可能である。【００８９】
このようにして、重心バランスレベルに加えて、敏捷性や持久力等の運動能力レベルも判定することができる。【００９０】
［実施の形態７］
図１７は本発明の実施の第７の形態に係る重心バランス判定装置５１の平面図であり、図１８はその電気的構成を示すブロック図である。この重心バランス判定装置５１は、前述の重心バランス判定装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、踏み台２上の足型５３ａ，５３ｂにおいて、窪み５４ａ，５４ｂが入力電極である電流印加電極となっており、また操作パネル６３の左右両側の把持部分６４ａ，６４ｂが出力電極である電圧測定電極となっているとともに、前記電流印加電極５４ａ，５４ｂから前記被験者の身体に電流を流す電流源５５に、前記電圧測定電極６４ａ，６４ｂ間の電圧を測定する電圧検出部６５が設けられ、さらに演算部７３には、前記体重計測部２４およびバランス能力判定部２５に加えて、体組成成分算出部６６が設けられていることである。【００９１】
体組成成分算出部６６は、前記電圧測定電極６４ａ，６４ｂ間の電圧および電流源５５から流した電流から身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスに、前記操作パネル６３から予め入力された年齢、性別、身長などの身体基本情報を用いて、体脂肪率、除脂肪量、筋肉量などの体組成成分を算出し、前記表示部１４に表示する。【００９２】
この重心バランス判定装置５１の使用方法は、前述の図５と同様であり、被験者は電源スイッチ１１を入れ、踏み台２から操作パネル６３を取外し、ケーブル線６０を引出す。続いて、表示部１４に表示される年齢、性別、身長、足の長さなどの身体基本情報の入力指示に従い、入力部１５からそれらの情報を入力することで、重心バランスおよび体組成の測定が可能になる。次に、踏み台２の窪み５４ａ，５４ｂ；５ａ，５ｂに両足を合わせて立ち、前記図５に示すように両手をまっすぐに伸ばし、操作パネル６３を把持すると、前記電子回路基板１０では、被験者がその姿勢を保持している予め設定された所定の期間内で重心位置（演算位置）が求められると同時に、前記電子回路基板１０の電流源５５から、予め設定された所定の周波数で交流電流が供給され、電流印加電極５４ａ，５４ｂを介して被験者の足裏から身体に微弱な電流が印加される。この微弱な電流によって発生した電圧が、操作パネル６３に設けられた電圧測定電極６４ａ，６４ｂから電圧検出部６５で検出され、体組成成分算出部６６に入力される。【００９３】
このように構成することで、体重、重心バランス能力とともに、体組成まで同時に測定することができ、健康状態をより詳しく知ることができる。【００９４】
以上、各実施の形態において重心バランス能力を重心位置および重心動揺パラメータの１次式で表したが、２次以上の高次式で表してもよい。また、重心バランス能力を求める演算開始タイミングを重心動揺が安定状態になった時点としたが、被験者が足を踏み台２に載せた直後から安定状態に達するまでの過渡状態で開始してもよい。また、運動能力特性を、前記敏捷性および持久力以外に、さらに細かく分類してもよい。【００９５】
すなわち、本発明の一局面に従う重心バランス判定装置は、踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。【００９６】
上記の構成によれば、踏み台の裏面に３つ以上の荷重センサが設置され、バランス能力判定部が、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定する。このとき、バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。【００９７】
前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。【００９８】
したがって、これら２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を背景技術よりも精度良く判定することができ、身体のゆがみや運動能力を（家庭内で）簡単にチェックすることができる。また、生活習慣病の自己管理において日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。【００９９】
また、前記重心動揺パラメータが、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであることが好ましい。【０１００】
上記の構成によれば、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動することができる能力である。一方、前記所定期間内における最大変位およびその前後方向および左右方向の乗算値である矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れる。また、前記外周面積は、それを測定するには、画像解析をして、ドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけでよく、容易に求めることができる。【０１０１】
したがって、重心位置パラメータと重心動揺パラメータという複数の重心バランス指標を組合わせることで、総合的なバランス能力レベルを表すことが可能となる。また、簡単にバランス能力を判定することができる。【０１０２】
さらにまた、前記重心動揺パラメータの１つが、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値であることが好ましい。【０１０３】
上記の構成によれば、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動させることができる能力である。一方、前記所定期間内における最大変位およびその前後方向および左右方向の乗算値である矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れる。【０１０４】
そして、前記総軌跡長を矩形面積で除した値は、単位面積当りの重心移動量を現す指標であり、絶えず細かい重心の揺れを行っており、しかも狭い範囲で行っている場合に高くなり、特にバレエ、体操、柔道など、前記バランス能力が重要なスポーツ選手で高く出る傾向がある。また、前記外周面積は、それを測定するには、画像解析をして、ドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけでよく、容易に求めることができる。【０１０５】
したがって、この指標を用いることで、バランス能力を、簡単かつ的確に判定することができる。【０１０６】
また、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であることが好ましい。【０１０７】
重心位置ずれ量は、基準位置からの、演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した値であるから、身体の偏りが反映された指標となる。従って、重心位置ずれ量を重心位置パラメータとして用いると、身体のバランスに関して重心動揺パラメータでは評価できない要素を評価の対象とすることができる結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。【０１０８】
また、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記所定期間内での前記演算位置の平均値である平均重心位置の、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であることが好ましい。【０１０９】
上記の構成によれば、平均重心位置ずれ量は、身体の偏りを最も端的に表した指標であり、好適である。【０１１０】
さらにまた、前記バランス能力判定部は、前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータに、それぞれ予め定められる重み付けを行った合計値から前記重心バランス能力を演算することが好ましい。【０１１１】
上記の構成によれば、種々のトレーニングに対して、前記重みを変化することで、それぞれのトレーニングに対する効果の程を正確に判定することができるようになる。【０１１２】
また、前記各荷重センサの出力から、重心バランスが安定したか否かを判定し、安定した時点で、前記バランス能力判定部に、前記重心位置を演算させる重心バランス安定状態判定部をさらに備えることが好ましい。【０１１３】
上記の構成によれば、重心バランス安定状態判定部をさらに設け、その重心バランス安定状態判定部は、重心バランスが安定した時点で、前記バランス能力判定部に前記重心バランス位置の演算のトリガを与える。【０１１４】
したがって、重心バランスの判定期間を自動的に設定することができるとともに、被験者が前記踏み台に足を載せた直後に一時的にバランスが不安定になっている期間が重心バランスの判定期間から除外される結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。【０１１５】
さらにまた、前記重心バランス安定状態判定部は、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から所定時間経過したことにより重心バランスが安定状態であると判定することが好ましい。【０１１６】
上記の構成によれば、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から経過時間のカウント動作を開始し、所定時間カウントすると重心バランスが安定状態であると判定するので、前記安定状態であることを容易に判定することができる。【０１１７】
また、前記重心バランス安定状態判定部は、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離または体重の変化が所定範囲内に収束した状態が所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定することが好ましい。【０１１８】
上記の構成によれば、被験者が前記踏み台に足を載せた直後に一時的にバランスが不安定になっている期間が重心バランスの判定期間から除外される結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。【０１１９】
さらにまた、前記バランス能力判定部は、前記重心動揺パラメータを用いて運動能力レベルを判定することが好ましい。【０１２０】
上記の構成によれば、重心バランスレベルに加えて、敏捷性や持久力等の運動能力レベルも判定することができる。【０１２１】
また、前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、前記運動能力レベルは、俊敏性を表すものであり、前記バランス能力判定部は、さらに、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値が大きいほど、前記被験者の俊敏性が優れていると判定することが好ましい。【０１２２】
この構成によれば、敏捷性が高いほど小さな面積内で細かい揺れ動きで重心調整できることを意味し、総軌跡長を矩形面積で除した値が大きくなるから、バランス能力判定部は、総軌跡長を矩形面積で除した値が大きいほど、被験者の俊敏性が優れていると判定することができる。【０１２３】
また、前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、前記運動能力レベルは、持久力を表すものであり、前記バランス能力判定部は、さらに、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値の、時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定するようにしてもよい。【０１２４】
この構成によれば、総軌跡長を矩形面積で除した値の時間経過に伴う変動が小さくほぼ一定の値が維持されていれば、持久力が高いと考えられるから、バランス能力判定部は、総軌跡長を矩形面積で除した値の時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定することができる。【０１２５】
また、前記各荷重センサの出力の和から前記被験者の体重を求める体重演算部と、入力電極および出力電極と、前記入力電極から前記被験者の身体に電流を流す電流源と、前記電流の流れによる前記出力電極間の電圧から、身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスから体組成成分を算出する体組成成分算出部とをさらに備えることが好ましい。【０１２６】
上記の構成によれば、単体の装置で、前記重心バランスの良否判定とともに、体重および体組成の計測も同時に行うことができるようになる。【０１２７】
また、前記荷重センサは４つであり、前記バランス能力判定部は、Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬ、各荷重センサがＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの荷重をそれぞれ検出したとすると、前記演算位置の座標（ｘ，ｙ）を、下記の式（Ａ）、（Ｂ）によって演算することが好ましい。【０１２８】
ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ−Ｍａ−Ｍｃ）｝／Ｗ    ・・・（Ａ）
ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ−Ｍｃ−Ｍｄ）｝／Ｗ    ・・・（Ｂ）
ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
この構成によれば、バランス能力判定部は、Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離、Ｙ軸方向の距離、及び各荷重センサによって検出される重量値を用いて、演算位置の座標を算出することができる。【０１２９】
また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであり、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数を生成し、下記の式（１）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。【０１３０】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ    ・・・（１）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。【０１３１】
この構成によれば、総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。【０１３２】
また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することが好ましい。【０１３３】
例えばダンサーのような特殊なバランス能力を有する例外的な人を除外すると、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。【０１３４】
また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、前記重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（２）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。【０１３５】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（２）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。【０１３６】
この構成によれば、総軌跡長、矩形面積、重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。【０１３７】
また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することが好ましい。【０１３８】
上述のように、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さく、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。【０１３９】
また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、前記重心位置パラメータは、前記所定期間内に算出された各演算位置の座標を平均して得られる平均重心位置の、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、前記平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（３）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。【０１４０】
重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ    ・・・（３）
ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。【０１４１】
この構成によれば、総軌跡長、矩形面積、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。【０１４２】
また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記平均重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記平均重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することが好ましい。【０１４３】
上述のように、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び平均重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び平均重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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2009093631.tif 000023
2009093631.tif 000024
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