(57)【要約】【課題】被験者の身体揺動の正確な評価に資する重心揺動測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】  複数個の荷重センサ５１〜５４によって支持される計量台２上に載った被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを、荷重センサ５１〜５４からの荷重信号と被験者の重心高さＨとに基づいて算出するものとする。揺動パラメータとしては、例えば、身体の傾き角度θ、身体の傾き角度の変化量θｘ、身体の傾き角度の変化量θｘの変化状態を表す値（Ｓθｘ，Ｒθｘ，Ｖθｘ）、身体の重心の空間における位置Ｇ０，Ｇｎ、身体の重心の空間における位置の変化量Ｔｘまたは身体の重心の空間における位置の変化量Ｔｘの変化状態を表す値（ＳＴｘ，ＲＴｘ，ＶＴｘ等）などが挙げられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の荷重センサによって支持される計量台上に載った被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを、前記荷重センサからの荷重信号と前記被験者の重心高さとに基づいて算出することを特徴とする重心揺動測定方法。
【請求項２】
前記揺動パラメータは、身体の傾き角度、身体の傾き角度の変化量、身体の傾き角度の変化量の変化状態を表す値、身体の重心の空間における位置、身体の重心の空間における位置の変化量または身体の重心の空間における位置の変化量の変化状態を表す値である請求項１に記載の重心揺動測定方法。
【請求項３】
複数個の荷重センサによって支持される計量台上に載った被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを前記荷重センサからの荷重信号と前記被験者の重心高さとに基づいて算出する揺動パラメータ算出手段を備えることを特徴とする重心揺動測定装置。
【請求項４】
前記被験者の重心高さに関連する情報としての身長の値を設定する重心高さ関連情報設定手段が設けられ、この重心高さ関連情報設定手段によって設定される身長の値を含む重心高さ関連情報に基づいて前記被験者に応じた重心高さを算出する重心高さ算出手段が設けられる請求項３に記載の重心揺動測定装置。
【請求項５】
前記揺動パラメータは、身体の傾き角度、身体の傾き角度の変化量、身体の傾き角度の変化量の変化状態を表す値、身体の重心の空間における位置、身体の重心の空間における位置の変化量または身体の重心の空間における位置の変化量の変化状態を表す値である請求項３または４に記載の重心揺動測定装置。
【請求項６】
前記揺動パラメータは身体の傾き角度であり、この傾き角度の大きさに対して警報信号発生用の境界値が設定され、その傾き角度が前記境界値を超えたときに警報を発生する警報発生手段が設けられる請求項３または４に記載の重心揺動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の直立姿勢における重心の揺動を測定する重心揺動測定方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直立姿勢は人間の基本的な姿勢である。直立姿勢を取った時の重心位置の状態を把握することにより、被験者のリハビリによる身体機能の回復度の確認や加齢による身体の安定度を評価することができる。かかる重心位置の状態の把握に資する測定器として、例えば特許文献１〜３にて提案されているものがある。
【０００３】
人間は直立姿勢を取ったとき、加齢、病気などの要因によって身体が様々に揺動する。身体が揺動する様子は、荷重センサを備えた測定器の計量台上で被験者が直立姿勢を取ることによって測定・評価される。
身体の揺動に伴う身体の重心移動は、被験者の左右の足裏部に加わる荷重変化として現れる。この荷重変化を測定器の荷重センサの出力信号によって検出し、検出した荷重信号に基づいて平面上における身体重心位置および身体重心位置の変化量を算出し、これらの種々の算出値でもって身体の揺動状態が評価されている。
【０００４】
また、例えば特許文献４にて提案されている姿勢評価装置では、上記と同様に荷重センサの出力信号によって平面上での身体の重心位置を検出し、更に傾斜センサの出力信号によって平面上での身体の傾きを検出して、これら平面上での身体の重心位置と平面上での身体の傾きとを組み合わせて身体の姿勢を評価するようにされている。なお、この姿勢評価装置は、荷重センサの出力信号によって身体の傾きを求めたり、空間における身体の重心の位置を求めてその重心の揺動を測定・評価したりするものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２８３５３号公報
【特許文献２】特開平７−２５０８２１号公報
【特許文献３】特開２００５−８７３１２号公報
【特許文献４】特開２００９−２１９６２２号公報
【０００６】
人間の重心は胴体部内にあり、個人の体形によって計量台上面からの高さが異なる。特に身長の高低は重心の高さに大きく関係する。
例えば図８（ａ）に示されるように、計量台１０２上からの高さがＨ１の位置に重心Ｇ１を持つ人間Ａが計量台１０２上で直立姿勢を取ったところ、身体揺動によって同図（ｂ）に示されるように角度θ１だけ傾いたとする。このとき、人間Ａの計量台１０２上での重心移動距離Ｌ１は、下記式（１）で表すことができる。
Ｌ１＝Ｈ１・ｓｉｎθ１      ・・・（１）
従来の重心揺動測定装置１０１では、この式（１）で示される重心移動距離Ｌ１をもって身体揺動の量としている。
【０００７】
従来の重心揺動測定装置１０１において、人間Ａの揺動の量を測定するために、人間Ａを図８（ｄ）に示される計量台１０２の上に立たせる。
ここで、計量台１０２は、その四隅が荷重センサ１０５１〜１０５４によって支持されている。また、計量台１０２の中心線Ｃに対して対称にＲ／２の距離を取る２つの直線Ｔ１，Ｔ２において、一方側（図８（ｄ）において左側）の直線Ｔ１上には荷重センサ１０５１，１０５２が配置され、他方側（図８（ｄ）において右側）の直線Ｔ２上には荷重センサ１０５３，１０５４が配置されている。
【０００８】
荷重センサ１０５１〜１０５４の荷重信号から風袋重量などを除去して算出した計量台１０２上に掛かる負荷荷重のみによる荷重センサ別の重量測定値をそれぞれＷ１〜Ｗ４とし、Ｗａ＝Ｗ１＋Ｗ２、Ｗｂ＝Ｗ３＋Ｗ４とおくと、重心Ｇ１の移動距離Ｌ１は、下記式（２）で表される。
Ｌ１＝｛（Ｗｂ−Ｗａ）／（Ｗａ＋Ｗｂ）｝・（Ｒ／２）      ・・・（２）
【０００９】
ところで、図８（ｂ）の人間Ａよりも身長が低い、すなわち計量台１０２の上面からの重心高さＨ２が人間Ａより低い人間Ａ´が人間Ａと同じように計量台１０２の上に載って荷重センサ１０５１〜１０５４の出力信号から得た重量測定値によって、重心Ｇ２の移動距離Ｌ２を得た場合に、Ｌ２＝Ｌ１であれば、従来の重心揺動測定装置１０１では人間Ａ´は人間Ａと同じ揺動量であると評価される。
【００１０】
しかし、人間Ａ´の計量台１０２上での傾き角度θ２に関する下記式（３）から明らかなように、Ｌ２＝Ｌ１であってもＨ２＜Ｈ１であるから、傾き角度θ２は傾き角度θ１よりも大きくなる。
ｓｉｎθ２＝Ｌ２／Ｈ２      ・・・（３）
すなわち、重量測定値から得られる重心移動距離が同じであっても、計量台１０２の上面からの重心高さの低い人は重心高さの高い人よりも大きく傾いていることになる。
【００１１】
被験者の身体の揺動は当該被験者の空間における身体の傾きの大きさ、その変化状態等によって評価されるべきであるから、身体の傾き角の大きさ、傾き角の変化状態、または空間における重心位置の移動距離の大きさ、または移動状態でもって評価することがより正しく被験者の身体の揺動を表すことなる。
【００１２】
しかしながら、従来の重心揺動測定装置１０１では、例えば身体の傾き角の大きさに関して、前述したように、計量台１０２上面からの重心高さの低い人（人間Ａ´）が重心高さの高い人（人間Ａ）よりも大きく傾いているにも関わらず、重量測定値から得られる重心移動距離が同じである場合（Ｌ２＝Ｌ１）、人間Ａ´と人間Ａとが同じ揺動量であるという評価がなされてしまい、被験者の身体の揺動を正しく評価することができないという問題点がある。
【００１３】
要するに、被験者の身体の揺動を正しく評価するにあたっては、被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータが、被験者の重心高さを考慮して求められたものでなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、被験者の身体揺動の正確な評価に資する重心揺動測定方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明による重心揺動測定方法は、
複数個の荷重センサによって支持される計量台上に載った被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを、前記荷重センサからの荷重信号と前記被験者の重心高さとに基づいて算出することを特徴とするものである（第１発明）。
【００１６】
本発明の重心揺動測定方法において、前記揺動パラメータは、身体の傾き角度、身体の傾き角度の変化量、身体の傾き角度の変化量の変化状態を表す値、身体の重心の空間における位置、身体の重心の空間における位置の変化量または身体の重心の空間における位置の変化量の変化状態を表す値であるのが好ましい（第２発明）。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明による重心揺動測定装置は、
複数個の荷重センサによって支持される計量台上に載った被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを前記荷重センサからの荷重信号と前記被験者の重心高さとに基づいて算出する揺動パラメータ算出手段を備えることを特徴とするものである（第３発明）。
【００１８】
本発明の重心揺動測定装置において、前記被験者の重心高さに関連する情報としての身長の値を設定する重心高さ関連情報設定手段が設けられ、この重心高さ関連情報設定手段によって設定される身長の値を含む重心高さ関連情報に基づいて前記被験者に応じた重心高さを算出する重心高さ算出手段が設けられるのが好ましい（第４発明）。
【００１９】
本発明の重心揺動測定装置において、前記揺動パラメータは、身体の傾き角度、身体の傾き角度の変化量、身体の傾き角度の変化量の変化状態を表す値、身体の重心の空間における位置、身体の重心の空間における位置の変化量または身体の重心の空間における位置の変化量の変化状態を表す値であるのが好ましい（第５発明）。
【００２０】
本発明の重心揺動測定装置において、前記揺動パラメータは身体の傾き角度であり、この傾き角度の大きさに対して警報信号発生用の境界値が設定され、その傾き角度が前記境界値を超えたときに警報を発生する警報発生手段が設けられるのが好ましい（第６発明）。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータがその被験者の重心高さを考慮して求められるので、被験者の身体の揺動を正しく評価することができ、被験者の身体揺動の正確な評価に資する重心揺動測定方法およびその装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る重心揺動測定装置の外観斜視図
【図２】本実施形態の重心揺動測定装置の計量台の平面図
【図３】本実施形態の重心揺動測定装置の測定回路のブロック図
【図４】被験者の身体の傾き角度の算出法の説明図
【図５】被験者の身体の傾き角度の変化量の算出法の説明図
【図６】被験者の身体の傾き角度の変化量の推移を例示する図
【図７】重心揺動測定装置の計量台の変形例の説明図
【図８】従来技術の問題点を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明による重心揺動測定方法およびその装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
＜重心揺動測定装置の概略構成の説明＞
図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る重心揺動測定装置１は、被験者が両足を踏み入れて起立状態で載ることのできる大きさの四角形状の計量台２と、この計量台２に対し中継コード３を介して接続される測定器４とを備えて構成されている。
【００２５】
＜計量台の説明＞
図２に示されるように、計量台２は、その四隅が４個の荷重センサ５１〜５４によって支持されている。
図示のように計量台２上に足形を描き、更に計量台２の中心線に相当するＹ軸と、このＹ軸に直交するＸ軸とよりなる直交座標を定める。なお、Ｘ軸は、計量台２上に載った被験者の左右方向に延びる軸であり、Ｙ軸は、同被験者の前後方向に延びる軸である。
Ｘ軸を挟むようにして、荷重センサ５１と荷重センサ５２とが配置され、同様にして、荷重センサ５３と荷重センサ５４とが配置されている。
Ｙ軸を挟むようにして、荷重センサ５１と荷重センサ５３とが配置され、同様にして、荷重センサ５２と荷重センサ５４とが配置されている。ここで、荷重センサ５１と荷重センサ５３とを結ぶ直線Ｎ１と荷重センサ５２と荷重センサ５４とを結ぶ直線Ｎ２との距離はＳに定められている（Ｓに構成されている）ものとする。
Ｙ軸に対して対称にＲ／２の距離を取る２つの直線Ｔ１，Ｔ２において、一方側（図２において左側）の直線Ｔ１上には荷重センサ５１と荷重センサ５２とが配置され、他方側（図２において右側）の直線Ｔ２上には荷重センサ５３と荷重センサ５４とが配置されている。
Ｘ軸は荷重センサ５１と荷重センサ５３とを結ぶ直線Ｎ１からＳ´の距離に定められている。
【００２６】
＜荷重センサの説明＞
各荷重センサ５１〜５４は、起歪体に所要のストレインゲージが貼り付けられて構成されるストレインゲージ式ロードセルである。
なお、本実施形態では、荷重センサ５１〜５４として、ストレインゲージ式の検出方式のものを採用したが、これに限定されるものではなく、フォースバランス式や音叉振動式の検出方式のものを採用してもよい。
【００２７】
＜測定器の説明＞
図１に示されるように、測定器４の表面には、操作・設定用のキースイッチ６と、測定データや設定データ等を表示する表示器７とが設けられている。
測定器４の内部には、図３に示されるように、演算回路８や警報用の電子ブザー９が組み込まれるとともに、演算回路８や荷重センサ５１〜５４等に電力を供給する電源としての電池（図示省略）などが組み込まれている。
【００２８】
＜測定回路の概略構成の説明＞
図３に示されるように、測定回路１０は、主として、荷重信号出力回路１１と、演算回路８とより構成されている。
【００２９】
＜荷重信号出力回路の概略構成の説明＞
荷重信号出力回路１１は、各荷重センサ５１〜５４における所要のストレインゲージで組まれたブリッジ回路１２１〜１２４によって構築されている。
【００３０】
＜演算回路の概略構成の説明＞
演算回路８は、主として、演算増幅器１３１〜１３４と、クロック信号発信回路１４と、Ａ／Ｄ変換器１５と、Ｉ／Ｏ回路１６と、ＣＰＵ（中央処理装置）１７と、メモリ１８とにより構成されている。
【００３１】
＜演算回路の各種構成機器の説明＞
演算増幅器１３１〜１３４は、各荷重センサ５１〜５４に対応して設けられ、各荷重センサ５１〜５４のブリッジ回路１２１〜１２４から出力される荷重信号を入力し、入力した荷重信号を所要の大きさに増幅してＡ／Ｄ変換器１５へと出力する。
クロック信号発信回路１４は、Δｔの時間間隔でクロック信号を発生する。
Ａ／Ｄ変換器１５は、クロック信号発信回路１４からのクロック信号にタイミングを取って各演算増幅器１３１〜１３４からの荷重信号をデジタル化する。
Ｉ／Ｏ回路１６は、ＣＰＵ１７と周辺機器との間での信号の送受信を処理する機能を有し、割り込み処理指令に従って読み込んだＡ／Ｄ変換器１５からの荷重信号をＣＰＵ１７へと送信する。
ＣＰＵ１７は、メモリ１８に格納されている所定プログラムに従って、Ｉ／Ｏ回路１６からの荷重信号と、被験者の重心高さもしくは被験者の重心高さ関連情報とに基づいて所定の演算を実行し、被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータを算出する。
メモリ１８は、読み書き自由なＲＡＭや読み取り専用のＲＯＭ等の記憶装置により構成され、所定プログラムや演算に必要なデータ、演算過程で一時的に保持する必要があるデータなどを記憶する。
【００３２】
＜ケーブル類の説明＞
なお、荷重センサ５１〜５４と演算増幅器１３１〜１３４とを繋ぐ信号ケーブル１９１〜１９４（図３参照）や、測定器４から荷重センサ５１〜５４へ励磁電源を供給する電源ケーブル（図示省略）は、中継コード３（図１参照）に内蔵されている。
【００３３】
＜演算回路による重量測定値の演算の説明＞
ＣＰＵ１７は、荷重センサ５１〜５４から得られたデジタル荷重信号や、予めメモリ１８に記憶されている風袋引き重量値等に基づいて、風袋引き等の演算処理を実行し、計量台２上に作用する負荷荷重のみによって生じる重量測定値Ｗ１〜Ｗ４を算出する。
【００３４】
次に、揺動パラメータの具体的な算出の手法について、主に図４〜図６を用いて以下に説明することとする。
【００３５】
＜重心の移動距離に関する定義の説明＞
図４に示されるように、被験者の左右方向（Ｘ軸方向）の傾きによる計量台２（図１，２参照）上におけるＸ−Ｙ軸の交点Ｏからの重心移動距離をｘと置き、被験者の前後方向（Ｙ軸方向）の傾きによる計量台２上におけるＸ−Ｙ軸の交点Ｏからの重心移動距離をｙと置く。
【００３６】
＜被験者の重心高さの導出の概略説明＞
被験者の重心高さＨは、被験者の身長や人種、年齢、性別などによって定まる係数から求まる関係式から導かれるものとする。
例えばキースイッチ６（図１，３参照）の操作にて身長、人種、年齢、性別を設定すると、ＣＰＵ１７（図３参照）は、予め多くの人間の測定データから統計的に得られた人種別、年齢別、性別による比率係数ｒ１，ｒ２，ｒ３をメモリ１８（図３参照）から読み出し、演算回路８（図３参照）による下記式（４）を用いた演算が実行されて、被験者の重心高さＨが自動的に算出される。なお、この重心高さＨの導出に関するより具体的な説明は後述することとする。
Ｈ＝ｒ１・ｒ２・ｒ３・ｈ      ・・・（４）
ここで、上記式（４）中の記号「ｈ」は、人間の重心高さの標準値である。
【００３７】
＜Ｘ軸方向の重心移動距離の算出法の説明＞
Ｘ軸方向の重心移動距離ｘの値は、下記式（５）のように表される。
ｘ＝｛（Ｗｂ−Ｗａ）／（Ｗａ＋Ｗｂ）｝・（Ｒ／２）      ・・・（５）
但し、Ｗａ＝Ｗ１＋Ｗ２、Ｗｂ＝Ｗ３＋Ｗ４
Ｗ１：荷重センサ５１による重量測定値
Ｗ２：荷重センサ５２による重量測定値
Ｗ３：荷重センサ５３による重量測定値
Ｗ４：荷重センサ５４による重量測定値
【００３８】
＜Ｙ軸方向の重心移動距離の算出法の説明＞
Ｙ軸方向の重心移動距離ｙの値は、下記式（６）のように表される。
ｙ＝｛（Ｗｄ／（Ｗｃ＋Ｗｄ）｝・Ｓ−Ｓ´      ・・・（６）
但し、Ｗｃ＝Ｗ１＋Ｗ３、Ｗｄ＝Ｗ２＋Ｗ４
しかし、前後の傾き量についても左右の傾き量と同様に重心の移動距離ｙでは被験者の実際の体の傾き量を正しく表すことはできない。
なお、従来の方法では、荷重センサ５１〜５４の出力信号により得られた重量測定値Ｗ１〜Ｗ４から被験者の重心ＧのＸ−Ｙ平面上への投影点Ｄの移動状態をもって身体の揺動に関する種々の評価指標が定められていた。
【００３９】
＜被験者の身体の傾き角度の算出法の説明＞
図４に示されるように、平面上のＸ−Ｙ直交座標の交点Ｏを通ってその平面に対し垂直なＺ軸を設け、このＺ軸に対する傾き角度θでもって被験者の重心移動を表して評価する。
すなわち、被験者の重心高さ（被験者の重心位置の計量台上面からの高さ）をＨとすると、荷重センサ５１〜５４による重量測定値Ｗ１〜Ｗ４から上記式（５）（６）によってｘ，ｙの値を求め、求めたｘ，ｙの値を下記式（７）に代入して図４中記号ＯＤで示される線分の長さを求める。
ＯＤ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２      ・・・（７）
被験者の身体の傾き角度θは下記式（８）で表される。
θ＝ｓｉｎ−１（ＯＤ／ＯＧ）      ・・・（８）
上記式（７）（８）から下記式（９）で示されるように、被験者の身体の傾き角度θを、被験者の左右方向（Ｘ軸方向）の重心移動距離をｘと前後方向（Ｙ軸方向）の重心移動距離をｙと、被験者の重心高さＨとから求めることができる。
θ＝ｓｉｎ−１｛（ｘ２＋ｙ２）１／２／Ｈ｝      ・・・（９）
【００４０】
＜被験者の身体の重心の空間における位置の算出法の説明＞
被験者の重心Ｇの空間座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるｚの値は下記式（１０）で求められる。
ｚ＝Ｈ・ｃｏｓθ      ・・・（１０）
したがって、被験者の身体の重心Ｇの空間における位置は、上記式（４）（５）（６）（１０）を用いて算出することができる。
【００４１】
＜被験者の身体の傾き角度の変化量の算出法の説明＞
図５に示されるように、被験者が計量台２（図１，２参照）上に自然の姿勢で立ったときの身体の重心Ｇの空間における位置を重心位置Ｇ０（初期姿勢）とする。
被験者の重心Ｇが重心位置Ｇ０にあるとき、上記式（５）（６）によって求められるＸ−Ｙ平面での初期平面重心座標をＤ０（ｘ０，ｙ０）とする。
初期平面重心座標Ｄ０（ｘ０，ｙ０）と、被験者の重心高さＨとによって表されるＺ軸からの傾き角をθ０とする。
測定にあたっては、傾き角θ０の値を初期値としてメモリ１８（図３参照）に記憶させ、その後に測定を開始する。
測定中の任意の時点で被験者の身体の重心Ｇの空間における位置が重心位置Ｇｎに変化したとき、Ｘ−Ｙ平面上での平面重心座標Ｄｎを（ｘｎ，ｙｎ）、身体の傾き角をθｎとすると、被験者の身体の傾き角度の変化量θｘは下記式（１１）のように表される。
θｘ＝θｎ−θ０      ・・・（１１）
そして、θｎを算出することによってθｘを算出し、θｘの変化状態をもって被験者の身体Ｇの揺動状態を評価する。
【００４２】
＜身体の重心の空間における位置の変化量の算出法の説明＞
また、身体の重心位置の空間での移動状態が揺動による実際の動作状態を表す。
Ｘ−Ｙ平面におけるＤｎとＤ０との間の距離Ｐｘは、下記式（１２）から求められる。
Ｐｘ＝｛（ｘｎ−ｘ０）２＋（ｙｎ−ｙ０）２｝１／２      ・・・（１２）
また、ＧｎとＧ０との高さの差Ｕｘは、下記式（１３）から求められる。
Ｕｘ＝Ｈ・ｃｏｓθｎ−Ｈ・ｃｏｓθ０      ・・・（１３）
被験者の身体の重心Ｇの空間における位置の移動距離（変化量）、すなわち重心位置の変化量Ｔｘは、下記式（１４）で表される。
Ｔｘ＝（Ｐｘ２＋Ｕｘ２）１／２      ・・・（１４）
身体の重心Ｇは空間を揺動するので、この重心位置の変化量Ｔｘでもって被験者の揺動を評価する方法の方が、が重心揺動を平面上に投影したものを評価する方法よりも適切である。
【００４３】
次に、身体の傾き角度の変化量θｘの変化状態による重心揺動の評価方法について以下に説明する。
【００４４】
＜傾き角変化量の累積値の算出法の説明＞
傾き角変化量θｘを荷重センサ５１〜５４の重量測定値Ｗ１〜Ｗ４のサンプリング時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔｉ毎に算出すると、図６に示される如くであったとする。
ある一定の時間間隔ｔ０〜ｔｋにおける傾き角変化量の累積値Ｓθｘは、下記式（１５）で表され、ある一定時間における揺動の積算量で表される。
【数１】
2011125626.tif 000003
【００４５】
＜平均揺動量の算出法の説明＞
上記式（１５）で表される累積値Ｓθｘを、下記式（１６）で表されるように、時刻ｔ０から時刻ｔｋまでの時間（ｔｋ−ｔ０）で割り算すれば、単位時間当たりの平均揺動量Ｒθｘが求められる。
Ｒθｘ＝（Ｓθｘ／（ｔｋ−ｔ０））      ・・・（１６）
【００４６】
＜揺動の最大変化速度の算出法の説明＞
また、時刻ｔ０〜ｔｋの間で隣接する時刻間の傾き角の差｜θｉ−θｉ−１｜の値の最大値｜θｉ−θｉ−１｜ｍａｘを求めて、下記式（１７）で表されるように、被験者の身体の揺動の最大変化速度Ｖθｘが得られる。
Ｖθｘ＝｜θｉ−θｉ−１｜ｍａｘ／（ｔｉ−ｔｉ−１）      ・・・（１７）
なお、傾き角の差を求めるための時刻差は隣接時間でなく、もっと長くてもよい。
【００４７】
＜身体の傾き角度の変化量の変化状態を表すその他の手法の説明＞
さらに、時間の経過に伴う傾き角度の変化量θｘのランダム値を最小自乗法などの手法でもって時間関数に表し、被験者の身体の揺動の時間経過に伴う増減傾向指標として表してもよい。
【００４８】
＜身体傾き角度変化量の変化状態を表す値による重心揺動評価の説明＞
こうして、身体の傾き角度の変化量θｘの変化状態を表す種々の値、すなわち上記の累積値Ｓθｘ、平均揺動量Ｒθｘ、最大変化速度Ｖθｘなどを、身体の揺動状態を表す指標として用いることにより、身体の重心揺動を適正に評価することができる。
【００４９】
＜身体重心位置の変化量の変化状態による重心揺動の評価方法の説明＞
なお、身体の重心の空間における位置の変化量Ｔｘの変化状態を表す種々の値、すなわち累積値ＳＴｘ、平均揺動量ＲＴｘ、最大変化速度ＶＴｘなどについても、身体の傾き角度の変化量θｘの変化状態を表す種々の値（累積値Ｓθｘ、平均揺動量Ｒθｘ、最大変化速度Ｖθｘ等）の算出法と同様にして算出し、身体の揺動状態を表す指標として用いることにより、身体の重心揺動を評価するようにしてもよい。
【００５０】
＜重心高さ関連情報に基づく重心高さＨの設定の説明＞
被験者の重心高さＨをキースイッチの操作にて直接設定してもよいが、以下に述べるように、重心高さに関連する情報（重心高さ関連情報）によって定まる係数に基づく関係式から導かれる重心高さＨを設定するようにしてもよい。
すなわち、被験者の人種、身長、年齢、性別に関して、予め多くの人間に関する測定データから表１に示されるような係数値が統計的に求められていて、測定器４に被験者の身長Ｆおよび被験者の属性に基づいて表１の設定項目別に数値「１」，「２」等のいずれかをキースイッチ６（図１，３参照）の操作にて入力すると、設定数値に対応させて係数ｒ１ｎ，ｒ２ｎ，ｒ３ｎ，ｒ４ｎのいずれかが選択され、下記式（１８）から各個人の属性に応じた重心高さＨが算出・設定される。
Ｈ＝ｒ１ｎ・ｒ２ｎ・ｒ３ｎ・ｒ４ｎ・ｋ・Ｆ      ・・・（１８）
ここで、ｋは共通の係数である。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
＜被験者の転倒防止のための警報の説明＞
なお、被験中に被験者の身体揺動が大きくなりすぎると、被験者が転倒する恐れがあるので、注意を喚起するため、傾き角度θｘに対する警報を行うことが好ましい。
身体の揺動の方向角αは、下記式（１９）にて表される。
α＝ｔａｎ−１（ｙ／ｘ）      ・・・（１９）
αの大きさによって転倒注意の警報を行う境界角度を設定すればよいが、人間は前向きの揺動には危険度が小さく、後向きの揺動には危険度が大きいため、例えば（１）前向きの揺動（０°≦α＜１８０°）の場合と、（２）後ろ向きの揺動（−１８０°≦α＜０°）に大別して、
上記（１）の前向きの揺動の場合、θｘ＞２０°
上記（２）の後向きの揺動の場合、θｘ＞５°
が成立すると、電子ブザー９（図３参照）による警報を発するようにする。
なお、上記（１）の前向きの揺動の場合の「２０°」および上記（２）後向きの揺動の場合の「５°」の値は、それぞれ警報信号発生用の境界値として、測定器４（１参照）に設けられたキースイッチ６（図１，３参照）の操作にて予め設定される。
【００５３】
＜本実施形態の重心揺動測定装置の作用効果の説明＞
本実施形態の重心揺動測定装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）荷重センサ５１〜５４からの荷重信号Ｗ１〜Ｗ４と被験者の重心高さＨとに基づいて、被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータ、すなわち身体の傾き角度θ、身体の傾き角度の変化量θｘ、身体の傾き角度の変化量θｘの変化状態を表す値（累積値Ｓθｘ、平均揺動量Ｒθｘ、最大変化速度Ｖθｘ等）、身体の重心の空間における位置Ｇ０，Ｇｎ、身体の重心の空間における位置の変化量Ｔｘまたは身体の重心の空間における位置の変化量Ｔｘの変化状態を表す値（累積値ＳＴｘ、平均揺動量ＲＴｘ、最大変化速度ＶＴｘ等）を求めることができる。
（２）上記の揺動パラメータは被験者の重心高さＨを考慮して求められるので、被験者の身体の揺動を正しく評価することができる。
（３）身長の値を含む重心高さ関連情報をキースイッチ６の操作にて入力することにより、重心高さＨを自動的に容易に算出・設定することができる。
（４）万一、測定中に、被験者の身体揺動が大きくなりすぎたときには電子ブザー９による警報が発せられるので、被験者の転倒を未然に防ぐことができる。
【００５４】
以上、本発明の重心揺動測定方法およびその装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００５５】
＜変形例の説明＞
本実施形態では、計量台２を４個の荷重センサ５１〜５４で支持するようにされているが、図７に示されるように、３個の荷重センサ５１，５２´，５３で計量台２Ａを支持するようにしてもよい。
なお、図７においては、本実施形態における荷重センサ５２と荷重センサ５４との機能を、荷重センサ５２´が担う態様例が例示されている。
また、計量台２が四角形状であるのに対し、計量台２Ａが三角形状とされているが、計量台２，２Ａの形状は特に限定されるものではない。
【００５６】
＜用語の説明＞
キースイッチ６が本発明の「重心高さ関連情報設定手段」に対応する。
演算回路８が本発明の「揺動パラメータ算出手段」、「重心高さ算出手段」に対応する。
電子ブザー９が本発明の「警報発生手段」に対応する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の重心揺動測定方法およびその装置は、被験者の身体の揺動に関する揺動パラメータをその被験者の重心高さを考慮して求めるという特性を有していることから、被験者の身体揺動の正確な評価の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１            重心揺動測定装置
２            計量台
３            中継コード
４            測定器
５１〜５４      荷重センサ
６            キースイッチ（重心高さ関連情報設定手段）
７            表示器
８            演算回路（揺動パラメータ算出手段、重心高さ算出手段）
９            電子ブザー（警報発生手段）
１０          測定回路
１１          荷重信号出力回路
１２１〜１２４  ブリッジ回路
１３１〜１３４  演算増幅器
１４          クロック信号発信回路
１５          Ａ／Ｄ変換器
１６          Ｉ／Ｏ回路
１７          ＣＰＵ（中央処理装置）
１８          メモリ
１９１〜１９４  信号ケーブル
【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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