(57)【要約】【課題】予め用意した入力情報通りに指標を移動させることにより、その移動する指標を追尾（トラッキング）しながら被検者に重心移動を行わせ、検査を定量化・規格化する。【解決手段】被検者が乗るフォースプレート１と、フォースプレート上に作用する複数箇所の荷重を計測する荷重計測手段２と、荷重計測手段により計測された荷重データに基づいて被検者の重心位置３１を算出する演算手段１２と、演算手段により算出された重心位置３１を表示する表示手段１７と、表示手段に重心移動を行わせるための指標２１を移動させながら描画していく移動指標描画手段１４とを備える重心動揺計。表示手段１７には、移動指標描画手段１４によって重心移動を行わせるための指標２１が移動しながら表示されていくので、フォースプレート１に乗った被検者は、表示手段１７に表示される移動指標２１を追尾しながら自己の重心動揺を確認しつつ重心移動できる。【選択図】図１
2005087312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者が乗るフォースプレートと、
フォースプレート上に作用する複数箇所の荷重を計測する荷重計測手段と、
荷重計測手段により計測された荷重データに基づいて被検者の重心位置を算出する演算手段と、
演算手段により算出された重心位置を表示する表示手段と、
表示手段に重心移動を行わせるための指標を移動させながら描画していく移動指標描画手段とを備えることを特徴とする重心動揺計。
【請求項２】
前記表示手段には、前記移動指標描画手段による移動指標に追尾して行われる被検者による重心移動の達成度合いが表示されることを特徴とする請求項１に記載の重心動揺計。
【請求項３】
前記移動指標描画手段による移動指標に対する前記重心移動の位置が所定以上に離れた場合に警報を発する警報手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の重心動揺計。
【請求項４】
前記移動指標描画手段による移動指標と、その移動指標に追尾して行われる被検者による重心移動のデータとを比較して各種解析を行うデータ解析手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【請求項５】
前記表示手段には、前記フォースプレートの中心位置を原点位置とする絶対座標が表示されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【請求項６】
前記移動指標描画手段による移動指標に追尾して行われる被検者による重心移動の動揺軌跡形状から、ニューラルネットワークを用いた型分類による解析を行うデータ解析手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【請求項７】
前記フォースプレート上に作用する荷重の分布形状を計測する分布形状計測手段を備え、
前記表示手段には、前記分布形状計測手段により計測された被検者の左右の足形が表示されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【請求項８】
前記フォースプレート上に作用する荷重の分布圧力を計測する分布圧力計測手段を備え、
前記表示手段には、前記分布圧力計測手段により計測された被検者の左右の足の分布圧力が表示されることを特徴とする請求項１から５または７のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【請求項９】
前記表示手段には、前記左右の足形で囲まれる重心移動の最大可動域と、被検者の重心動揺結果に基づく実際可動域とが表示され、
前記最大可動域に対する前記実際可動域の比率を求めるデータ解析手段を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の重心動揺計。
【請求項１０】
前記表示手段には、前記被検者の足踏み動作による左右の下肢荷重値バーグラフと、被検者のモニター画像及びその重心線が表示されることを特徴とする請求項１から５または７のいずれか一項に記載の重心動揺計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する指標を追尾しながら被検者に重心移動を行わせる重心動揺計に関する。
【背景技術】
【０００２】
与えられた直線、曲線、円、矩形等のパターンに沿って筆記トレースさせたり、文字を書かせたり、運動させたりして、それらの描かれた軌跡から脳、神経、運動機能の診断・評価を行うようにする技術がある（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６９８１８号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の静止描画で与えられたパターンを指標にして、例えば自発的立位置重心移動でトレースすることは、健常者にとっても非常に困難を極め、殊に何からの動作疾患を内在した患者にとってはなおさら困難で検査の定量化・規格化ができない問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、予め用意した入力情報通りに指標を移動させることにより、その移動する指標を追尾（トラッキング）しながら被検者に重心移動を行わせ、検査を定量化・規格化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１及び図２に示すように、被検者が乗るフォースプレート１と、フォースプレート上に作用する複数箇所の荷重を計測する荷重計測手段２と、荷重計測手段により計測された荷重データに基づいて被検者の重心位置を算出する演算手段１２と、演算手段により算出された重心位置３１を表示する表示手段１７と、表示手段に重心移動を行わせるための指標２１を移動させながら描画していく移動指標描画手段１４とを備える重心動揺計を特徴とする。
【０００６】
このように、表示手段には、移動指標描画手段によって重心移動を行わせるための指標が移動しながら表示されていくので、フォースプレートに乗った被検者は、表示手段に表示される移動指標を追尾しながら自己の重心動揺を確認しつつ重心移動できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重心動揺計であって、例えば図２に示すように、前記表示手段１７には、前記移動指標描画手段による移動指標２１に追尾して行われる被検者による重心移動の達成度合い４０が表示されることを特徴とする。
【０００８】
このように、移動指標に追尾した被検者による重心移動の達成度合いが表示されることで、被検者は移動指標に追尾した重心移動の達成度合いを見ながらゲーム感覚で重心移動が行える。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の重心動揺計であって、例えば図１に示すように、前記移動指標描画手段１４による移動指標２１に対する前記重心移動の位置が所定以上に離れた場合に警報を発する警報手段１９を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、移動指標に対する重心動揺の位置が所定以上に離れた場合に警報が発せられることで、被検者は移動指標に対し自己の重心動揺動作が大きく遅れていることを認識しながら重心移動が行える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、例えば図１及び図２に示すように、前記移動指標描画手段による移動指標２１と、その移動指標に追尾して行われる被検者による重心移動のデータとを比較して各種解析を行うデータ解析手段１３を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、前記表示手段１７には、例えば図３に示すように、前記フォースプレート１の中心位置を原点位置とする絶対座標５０が表示されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、例えば図４に示すように、前記移動指標描画手段１４による移動指標に追尾して行われる被検者による重心移動の動揺軌跡５３、５４等の形状から、ニューラルネットワークを用いた型分類による解析を行うデータ解析手段１３を備えることを特徴とする。
【００１４】
このように、被検者の移動指標に追尾した重心動揺軌跡の形状から、ニューラルネットワークを用いた型分類に基づいて解析することで評価分類できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、前記フォースプレート１上に作用する荷重の分布形状を計測する分布形状計測手段を備え、前記表示手段１７には、例えば図５に示すように、前記分布形状計測手段により計測された被検者の左右の足形６０Ｌ、６０Ｒが表示されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１から５または７のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、前記フォースプレート１上に作用する荷重の分布圧力を計測する分布圧力計測手段を備え、前記表示手段１７には、前記分布圧力計測手段により計測された被検者の左右の足の分布圧力が表示されることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の重心動揺計であって、前記表示手段１７には、例えば図５に示すように、前記左右の足形６０Ｌ、６０Ｒで囲まれる重心移動の最大可動域６１と、被検者の重心動揺結果に基づく実際可動域６２とが表示され、前記最大可動域６１に対する前記実際可動域６２の比率を求めるデータ解析手段１３を備えることを特徴とする。
【００１８】
このように、被検者の左右足形で囲まれる重心移動の最大可動域に対する実際可動域の比率を求め、動揺率として評価分類できる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から５または７のいずれか一項に記載の重心動揺計であって、前記表示手段１７には、例えば図６に示すように、前記被検者の足踏み動作による左右の下肢荷重値バーグラフ７１Ｌ、７１Ｒと、被検者のモニター画像７２及びその重心線７３が表示されることを特徴とする。
【００２０】
このように、被検者の足踏み動作による左右の下肢荷重値バーグラフと、被検者のモニター画像及びその重心線を表示することで、その場足踏みによる左右荷重バランスを分析評価できる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、重心動揺計に乗った被検者が、表示手段に表示される移動指標を追尾しながら自己の重心動揺を確認しつつ重心移動できるため、被検者の動作疾患等の程度に対応した重心移動が可能となる。従って、重心移動検査の定量化・規格化に寄与できる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明により得られる効果に加え、被検者は移動指標に追尾した重心移動の達成度合いを見ながらゲーム感覚で重心移動が行えるといった利点が得られる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明により得られる効果に加え、被検者は移動指標に対し自己の重心移動動作が大きく遅れていることを認識しながら重心移動が行えるといった利点が得られる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明により得られる効果に加え、被検者の移動指標に追尾した重心動揺軌跡の形状から、ニューラルネットワークを用いた型分類に基づいて解析することで評価分類できるといった利点が得られる。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明により得られる効果に加え、被検者の左右足形で囲まれる重心移動の最大可動域に対する実際可動域の比率を求め、動揺率として評価分類できるといった利点が得られる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明により得られる効果に加え、被検者の足踏み動作による左右の下肢荷重値バーグラフと、被検者のモニター画像及びその重心線の表示によって、その場足踏みによる左右荷重バランスを分析評価できるといった利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した一実施形態としての重心動揺計の概略を示したブロック構成図で、１はフォースプレート、１０はコンピュータシステム、１２は演算処理装置、１７は表示手段、１８は印刷手段である。
この実施形態において、重心動揺計に用いるフォースプレート１は、被検者の両足が乗る略四角形状のもので、その四隅部にロードセル（荷重計測手段）２が配置されている。ロードセル２は、フォースプレート１上に作用する垂直方向（Ｚ軸方向）の荷重を測定できる周知のものであり、それぞれの配置位置に加わる荷重情報が連続的に検出されるとともに、その検出した荷重情報がコンピュータシステム１０に逐次入力される。即ち、ロードセル２からの荷重情報の検出信号は、コンピュータシステム１０の入出力インターフェース１１に入力される。
【００２８】
コンピュータシステム１０は、周知のように、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成される演算処理装置１２と、キーボードや操作盤等の入力手段１５と、ハードディスクドライブやフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ等の補助記憶手段１６と、演算処理装置１２のデータ解析手段１３による解析データ等の出力手段としてのＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等の表示手段１７と印刷装置１８を備えている。
ここで、演算処理装置１２は、データ解析手段（演算手段）１３及び移動指標描画手段１４としての機能を具備する。即ち、演算処理装置１２において、フォースプレート１に被検者が乗った状態で各ロードセル２にて計測された荷重データに基づいてデータ解析手段１３により重心位置が求められる。その求められた重心位置は、表示手段１７に画像として出力されるとともに、印刷手段１８によりプリントして出力される。
【００２９】
そして、移動指標描画手段１４は、入力手段１５により入力され、または補助記憶手段１６に記憶された移動指標データに基づいて被検者に重心移動を行わせるための指標を、表示手段１７に移動させながら描画していく。即ち、予め用意した負荷条件（倣い情報あるいはランダム情報）を与えておき、その情報通りに指標をビジュアルに移動させる。
与える情報としては、クロステストパターンデータ、最大可動域パターンデータ、幾何学的パターンデータ、健常者日常動作データ、ハイレベルスポーツ選手動作データ等、さらにそれらのパターンを被検者向けに二次加工したデータ等自由に組み込むことができる。
なお、指標を移動させながら軌跡を描画することもでき、移動指標の全軌跡を予め表示しておくこともできる。また、予め全軌跡を表示した場合、移動指標を表示させないこともできる。
移動指標の表示形態としては、単純な円形のポイント、サークル、キャラクタ等複数用意される。
【００３０】
また、データ解析手段１３において、移動指標と重心位置を比較し、移動指標に対する重心位置が所定以上に離れた場合に警報手段１９に信号が出力されて、警報として報知音が出される。
さらに、データ解析手段１３において、移動指標に対する重心移動の達成度合いが求められ、その達成度合いが表示手段１７に表示される。
【００３１】
次に、以上の構成による重心動揺計を用いた重心移動の仕方を説明する。
図２は重心移動結果の一表示例を示したもので、２０は検査開始点、２１は移動指標、２２は移動指標軌跡、３１は重心位置、３２は重心動揺軌跡、４０は達成度合いである。
即ち、フォースプレート１上に乗った状態の被検者の前方に表示手段１７が配置され、表示手段１７には、例えば検査開始点２０の位置に円形ポイントによる指標２１が点灯または点滅等により描画される。従って、フォースプレート１上で被検者は重心位置を検査開始点２０に合わせるよう重心移動動作を行う。
そして、検査開始の入力操作により指標２１が予め与えられた所定の情報に従って移動していき、被検者はその移動する指標２１に自己の重心位置３１が追尾するように重心移動動作する。その結果、移動指標軌跡２２及び重心動揺軌跡３２が表示される。
【００３２】
以上の重心移動において、移動指標２１に対する重心位置３１が所定以上に離れた場合に警報手段１９から報知音が出されるので、被検者は自己の重心移動動作が大きく遅れていることを認識できる。
さらに、表示手段１７には、移動指標２１に対する重心移動の達成度合い４０が表示（図示例ではランプ点灯による得点表示）され、これによりゲーム性を加味できる。
以上により被検者に重心移動動作の達成意識を高め、検査（あるいは訓練）への参加意識を高揚させることができる。従って、検査（訓練）の積極的参加が期待できる。
【００３３】
ところで、サークル指標を用いた場合、そのサークルの内・外を報知音境界として、例えばサークルから重心位置が外に出ると報知音を出すようにしても良い。
また、キャラクタ指標を用いた場合、そのキャラクタのビジュアル性に加え、達成度合いとしてキャラクタ捕獲数を表示し、捕獲時の鳴き声を出すようにして、検査（あるいは訓練）とゲームを兼ね合わせるようにしても良い。
【００３４】
なお、以上の実施の形態においては、略四角形状のフォースプレート１としたが、フォースプレートはこれに限定されるものではなく、略三角形状やその他の形状であっても良い。上面に分布形状計測シート（分布形状計測手段）や圧力分布計測シート（分布圧力計測手段）を貼り付けたフォースプレートを用いても良い。
また、データ解析手段１３において、入力情報・検査情報に基づいて差の検定、周波数、方向性、大きさ（面積）、スピード等の分析を行ったり、動揺形状から動揺方向ベクトルを求めてオクトグラムで表現したり、さらに履歴の比較による改善度などを求めても良い。
【００３５】
即ち、図３は重心動揺軌跡形状の一表示例を示したもので、表示手段１７には、図示のように、フォースプレート１の中心位置を原点位置とする絶対座標５０上に重心動揺軌跡５１を表示して、その動揺形状から動揺方向ベクトル５２を求めることができる。
【００３６】
図４は重心動揺軌跡形状の型分類の一表示例を示したもので、表示手段１７には、図示のように、絶対座標５０上に表示される重心動揺軌跡５３、５４等の動揺形状を型分類して障害等の評価分類を行うことができる。
具体的には、重心動揺軌跡形状の型分類には、ニューラルネットワークを用いてデータ解析手段１３により解析を行い、その解析結果を表示手段１７に表示したり印刷手段１８によりプリントして出力する。
重心動揺軌跡形状の型分類に関しては、図４に示したように、ａ、ｂ、ｃ、ｄの領域に分けて、その領域比に基づいてニューラルネットワークによる解析を行うことも可能である。
【００３７】
図５は足跡形状と重心可動域の一表示例を示したもので、表示手段１７には、図示のように、左右の足形６０Ｌ、６０Ｒと、その左右の足形６０Ｌ、６０Ｒで囲まれる重心移動の最大可動域６１と、移動指標に追尾した重心動揺の実際可動域６２とを表示している。この場合、フォースプレート１は上面に分布形状計測シート（分布形状計測手段）を貼り付けたものを用いる。
そして、左右の足形６０Ｌ、６０Ｒで囲まれる重心移動の最大可動域６１の面積Ｓを分母とし、実際に行われた被検者の最大努力により描かれた重心動揺の可動域６２の面積S１を分子として、データ解析手段１３により求めた比を動揺率（Ｓ１／Ｓ）として表示手段１７に表示したり印刷手段１８によりプリントして出力する。
ここで、フォースプレート１上面に圧力分布計測シート（分布圧力計測手段）を付加することにより、リアルタイムに接床足跡形状を表示することもできる。その場合、接床足跡形状と入力情報軌跡とその追尾軌跡を表示して、解析評価する。
【００３８】
なお、図示しないが、絶対座標上に予め左右の足形を表示しておいて、移動指標に追尾した重心動揺軌跡を表示しても良い。
その場合、予め床に対する検出台（フォースプレート１）の置き位置を治具等を用いて決定しておき、検出台の設置位置情報を入力手段１５により数値入力することで、足位置計測センサーのない検出台でも、被検者の立ち位置を正確にモニター（表示手段１７）上に表示でき、足の位置と荷重の移動軌跡の関係を明確化できる。
【００３９】
図６は重心動揺軌跡と左右足の荷重バーグラフと人体のモニター画像及びその重心線の一表示例を示したもので、表示手段１７には、図示のように、移動指標に追尾した重心動揺軌跡７０と、フォースプレート１により計測された左右の足踏み動作による下肢荷重値バーグラフ７１Ｌ、７１Ｒと、人体のモニター画像７２及びその重心線７３とがリアルタイムに表示される。この場合、人体のモニター画像７２は、適宜の撮影システムを用いて表示され、その重心線７３は、データ解析手段１３により求められた重心位置に基づき表示される。
ここで、下肢荷重値バーグラフ７１Ｌ、７１Ｒにおいては、予め入力手段１５を用いて任意に閾値を設定でき、その閾値内・閾値外でビープ音、メロディーなどの報知音出力機能が付加できるものとする。即ち、負荷や検査内容に応じて目標値を設定できる機能が備えられている。
こうして、健足、患足側差をより顕著に検出する手段として左右の下肢荷重計を用いて左右の下肢荷重値の差を際立たせることを企図し、その場足踏みによる左右荷重バランス分析評価（動的バランス検査、負荷バランス検査）を行い、左右・トータルの荷重と平均値、ＳＤ、荷重軌跡を表示解析する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の構成を示すもので、重心動揺計の概略を示したブロック構成図である。
【図２】重心移動結果の一表示例を示した図である。
【図３】重心動揺軌跡形状の一表示例を示した図である。
【図４】重心動揺軌跡形状の型分類の一表示例を示した図である。
【図５】足跡形状と重心可動域の一表示例を示した図である。
【図６】重心動揺軌跡と左右足の荷重バーグラフと人体のモニター画像及びその重心線の一表示例を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  フォースプレート
２  荷重計測手段
１０  コンピュータシステム
１２  演算処理装置
１３  データ解析手段（演算手段）
１４  移動指標描画手段
１５  入力手段
１６  補助記憶手段
１７  表示手段
１８  印刷手段
１９  警報手段
２１  移動指標
２２  移動指標軌跡
３１  重心位置
３２  重心動揺軌跡
４０  達成度合い
５０  絶対座標
５１  重心動揺軌跡
５２  動揺方向ベクトル
５３、５４  重心動揺軌跡
６０Ｌ、６０Ｒ  足形
６１  最大可動域
６２  実際可動域
７０  重心動揺軌跡
７１Ｌ、７１Ｒ  下肢荷重バーグラフ
７２  人体のモニター画像
７３  人体重心線
【図１】
2005087312.tif 000003
【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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