特許 6281876 運動器評価システム及び運動器評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6281876

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】運動器評価システム及び運動器評価方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20180208BHJP

   A61B 10/00 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/10 310B

   A61B10/00 H

【請求項の数】7

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-185872(P2015-185872)

(22)【出願日】2015年9月18日

(65)【公開番号】特開2016-202871(P2016-202871A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2017年9月28日

(31)【優先権主張番号】特願2015-89462(P2015-89462)

(32)【優先日】2015年4月24日

(33)【優先権主張国】JP

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 放送日 平成２７年３月２０日 放送番組 ＮＨＫ宮崎放送局 ニュースＷＡＶＥ宮崎 公開者 ＮＨＫ宮崎放送局 〔刊行物等〕発行日 平成２７年６月４日、刊行物 運動器リハビリテーション第２６巻第２号 第２７回日本運動器科 学会プログラム・抄録集，第２０２頁，一般社団法人日本運動器科学会 〔刊行物等〕開催日 平成２７年７月４日、集会名、開催場所 第２７回日本運動器科学会、宮崎観光ホテル （宮崎県宮崎市松山１−１−１）

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504224153

【氏名又は名称】国立大学法人 宮崎大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山子 剛

(72)【発明者】

【氏名】帖佐 悦男

【審査官】 永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７６４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１７４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２５３２３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検者が検出器上に両足を載置した状態で着座した時点から、立ち上がって前記検出器上に立位した後、立位姿勢が安定する時点までの立ち上がり動作期間における荷重と、前記荷重の作用点の前記検出器上における座標である重心座標とを算出する第一の算出部と、
前記立ち上がり動作期間における前記重心座標の変化に基づいて、前記被検者のバランス能力を表す第一の指標を算出し、前記立ち上がり動作期間における前記荷重の変化に基づいて、前記被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を算出する第二の算出部と、
前記第一の指標と前記第二の指標とを用いて、前記被検者の運動器を評価するための第三の指標を算出する第三の算出部と、を備え、
前記第一の算出部は、さらに、前記立ち上がり動作期間の開始時から前記重心座標が描く軌跡の長さである重心軌跡長を、前記立ち上がり動作期間の終了時以前の各時点で算出し、
前記第二の算出部は、
前記重心座標に基づいて、前記被検者が着座した状態から立位した状態に切り替わった時点を特定し、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差を用いて、前記第一の指標を算出し、
前記荷重が最小となる時点から最大となる時点までにおける少なくとも二つの時点を用いて、前記第二の指標を算出することを特徴とする運動器評価システム。

【請求項2】

前記第二の算出部は、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差の逆数を、前記第一の指標として算出し、
前記少なくとも二つの時点と、前記少なくとも二つの時点における前記荷重と、を用いて得られる前記荷重の変化速度を、前記第二の指標として算出することを特徴とする請求項１に記載の運動器評価システム。

【請求項3】

前記第二の算出部は、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差の逆数を、前記第一の指標として算出し、
前記荷重が最小となる時点から最大となる時点までに要する時間の逆数を、前記第二の指標として算出することを特徴とする請求項１に記載の運動器評価システム。

【請求項4】

前記第三の算出部は、前記第一の指標と前記第二の指標とを積算することによって前記第三の指標を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の運動器評価システム。

【請求項5】

前記立ち上がり動作期間は、前記被検者と前記検出器とが一定の位置関係を満たすように前記被検者が着座した時に開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の運動器評価システム。

【請求項6】

前記運動器評価システムは、前記検出器と運動器評価装置とを含み、
前記運動器評価装置は、
前記第一の算出部と、
前記第二の算出部と、
前記第三の算出部と、
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の運動器評価システム。

【請求項7】

運動器評価システムの作動方法であって、
前記運動器評価システムが備える第一の算出部が、被検者が検出器上に両足を載置した状態で着座した時点から、立ち上がって前記検出器上に立位した後、立位姿勢が安定する時点までの立ち上がり動作期間における荷重と、前記荷重の作用点の前記検出器上における座標である重心座標とを算出する第一の算出ステップと、
前記運動器評価システムが備える第二の算出部が、前記立ち上がり動作期間における前記重心座標の変化に基づいて、前記被検者のバランス能力を表す第一の指標を算出し、前記立ち上がり動作期間における前記荷重の変化に基づいて、前記被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を算出する第二の算出ステップと、
前記運動器評価システムが備える第三の算出部が、前記第一の指標と前記第二の指標とを用いて、前記被検者の運動器を評価するための第三の指標を算出する第三の算出ステップと、
前記運動器評価システムが備える評価部が、前記第三の指標に基づいて、前記被検者の運動器を評価する評価ステップと、を備え、
前記第一の算出ステップにおいて、前記第一の算出部は、さらに、前記立ち上がり動作期間の開始時から前記重心座標が描く軌跡の長さである重心軌跡長を、前記立ち上がり動作期間の終了時以前の各時点で算出し、
前記第二の算出ステップにおいて、前記第二の算出部は、
前記重心座標に基づいて、前記被検者が着座した状態から立位した状態に切り替わった時点を特定し、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差を用いて、前記第一の指標を算出し、
前記荷重が最小となる時点から最大となる時点までにおける少なくとも二つの時点を用いて、前記第二の指標を算出することを特徴とする運動器評価システムの作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は運動器評価システム及び運動器評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高齢社会を迎えた日本では、寝たきりなどにより自立度の低下した要支援者及び要介護者の増大が社会的問題となっている。要支援・要介護に該当するに至る要因は、運動器の障害、脳血管障害、認知症、衰弱等、様々であるが、中でも運動器の障害が最大の要因であることが平成２３年の厚生労働省の国民生活基礎調査によって明らかにされている。

【0003】

運動器とは、筋肉、骨、関節、軟骨、椎間板、靭帯、脊椎、脊髄、腱、末梢神経など、体を支えたり、動かしたりする役割を担う器官の総称である。運動器の障害とは大きく分けて二つあり、一つは、骨折、骨粗鬆症、変形性関節症、変形性脊椎症等、運動器自体の疾患である。もう一つは、筋力低下、持久力低下、巧緻性低下、深部感覚低下等、運動器の機能不全である。

【0004】

このような運動器の障害により要支援・要介護になるリスクが高い状態は、ロコモティブシンドローム（運動器症候群）と呼ばれている。我が国は世界にさきがけて高齢社会を迎え、運動器を長期間使用し続ける時代が到来しており、ロコモティブシンドロームはメタボリックシンドローム（内臓脂肪症候群）に続く新たな国民病として注目されている。（非特許文献１参照）

【0005】

そこで、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性を把握することを目的とした立ち上がりテストが、現在、日本整形外科学会により推奨されている。立ち上がりテストは、両足または片足で決まった高さから立ち上がることができるかをテストすることで被検者の脚力を調べるものである。

【0006】

具体的には、１０、２０、３０、４０ｃｍの高さの台を準備し、被検者は、始めに４０ｃｍの台に両腕を組んで腰かける。そして、被検者は、反動をつけずに両足で立ち上がって立位を保持できるかをテストする。被検者が両足で立ち上がって立位を保持できた場合、次に、左右のどちらかの足を上げ、もう一方の足で反動をつけずに立ち上がって立位を保持できるかをテストする。左右ともに成功した場合、１０ｃｍずつ低い台に移り、同様にテストを繰り返す。そして、左右ともに片足で立ち上がることができた一番低い台の高さを測定結果とする。

【0007】

一方、４０ｃｍの台において、被検者が左右どちらかの足で立ち上がることができなかった場合、１０ｃｍずつ低い台に移り、両足で反動をつけずに立ち上がって立位を保持できるか、テストを繰り返す。そして、両足で立ち上がることができた一番低い台の高さを測定結果とする。

【0008】

被検者は、測定結果を自分の年齢に対応する基準と比較する。年代により測定結果の基準が定められている。例えば、２０〜２９歳の男性の基準は片足・２０ｃｍであり、２０〜２９歳の女性の基準は片足・３０ｃｍであり、７０歳以上の男性及び女性の基準は、それぞれ両足・１０ｃｍである。被検者は、測定結果が基準と一致するか、又はそれよりも良い場合、年代相応の脚力を維持しており、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性は低い、と判定する。一方、測定結果が基準より悪い場合、年代相応の脚力を維持できておらず、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が高い、と判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【非特許文献1】中村、「ロコモティブシンドローム（運動器症候群）」、日本老年医学会雑誌、２０１２年７月、第４９巻、第４号、Ｐ．４−７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ロコモティブシンドロームを予防することが質の高い生活を将来実現するために必要不可欠であり、ロコモティブシンドロームに該当する危険性を定量的に評価する方法が求められている。しかし、従来の立ち上がりテストは、高さが異なる台を準備し、被検者が各台からの立ち上がり動作に成功するかをテストするにすぎず、被検者ごとに定量的な評価値を示すものではない。即ち、従来の立ち上がりテストは、被検者の運動器の状態を定量化できていない。

【0011】

なお、立ち上がり動作とは、被検者が着座した状態から立ち上がって立位した状態に変位し、その後立位姿勢を安定させ維持する動作を指す。また、被検者が着座した時点から、立ち上がって立位した後、立位姿勢が安定する時点までを立ち上がり動作期間と呼ぶことがある。

【0012】

また、従来の立ち上がりテストでは立ち上がり動作を複数回に渡って行わなければならず、被検者に掛かる負担が大きい。特に、高齢者の場合、立ち上がり動作における負担は若年者に比べ大きく、複数回のテストを要求すると、疲労によって転倒する危険性もある。

【0013】

本発明は、上記の課題に鑑み、被検者の運動器の状態を定量化するとともに被検者に掛かる負担を軽減することができる運動器評価システム及び運動器評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

立ち上がり動作は、身体全体の重心を座面から両足の裏面に移動させると同時に身体を上方へ移動させる必要があることから、大きな関節トルクと正確なバランスコントロールが必要とされる難易度の高い動作である一方、日常生活において基本的かつ重要な動作でもある。本発明者らは、このような立ち上がり動作に着目し、複数人の被検者を対象に立ち上がり動作を実行させ、各種のパラメータを計測したところ、立ち上がり動作に特有の傾向が現れることを見出した。

【0015】

本発明者らはこれに鑑み、立ち上がり動作に基づく新規な指標を定義することを考察し、さらに、この指標を用いて運動器の状態を評価することができないか、考察した。即ち、運動器の状態が異なれば、新規に定義した指標にも差が生じるのではないか、と考察した。

【0016】

かかる考察の下、本発明の運動器評価システムは、
被検者が検出器上に両足を載置した状態で着座した時点から、立ち上がって前記検出器上に立位した後、立位姿勢が安定する時点までの立ち上がり動作期間における荷重と、前記荷重の作用点の前記検出器上における座標である重心座標とを算出する第一の算出部と、
前記立ち上がり動作期間における前記重心座標の変化に基づいて、前記被検者のバランス能力を表す第一の指標を算出し、前記立ち上がり動作期間における前記荷重の変化に基づいて、前記被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を算出する第二の算出部と、
前記第一の指標と前記第二の指標とを用いて、前記被検者の運動器を評価するための第三の指標を算出する第三の算出部と、を備えることを特徴とする。

【0017】

本発明者らは、立ち上がり動作の制御には、下肢筋力等の筋骨格系の制御だけではなく、視覚、前庭、体性感覚等の感覚系の制御や、中枢神経、末梢神経等の神経系の制御も必要になることに着目し、これらの観点から運動器を評価する指標を定義することを考察した。そして、筋骨格系、感覚系及び神経系の３つの制御能力を表す指標として、被検者のバランス能力を表す第一の指標と、被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を新たに定義し、第一の指標と第二の指標から、運動器を評価する新規な指標（第三の指標）を算出する技術を発明した。上記システムによれば、立ち上がり動作の制御に関係する二つの指標を用いて、運動器を評価するための第三の指標が算出される。これにより、第三の指標が定量化されるため、定量的な運動器評価システムを実現できる。

【0018】

また、立ち上がり動作期間は、被検者が検出器上に両足を載置した状態で着座した時点から、立ち上がって前記検出器上に立位した後、立位姿勢が安定する時点までの期間である。即ち、一回の立ち上がり動作が行われる期間に相当する。上記システムによれば、被検者は立ち上がり動作を一回行えば足り、複数回の立ち上がり動作を要求されない。これにより、従来の立ち上がりテストに比べ、被検者に掛かる負担を軽減することができる。

【0019】

また、上記システムにおいて、
前記第一の算出部は、さらに、前記立ち上がり動作期間の開始時から前記重心座標が描く軌跡の長さである重心軌跡長を、前記立ち上がり動作期間の終了時以前の各時点で算出し、
前記第二の算出部は、
前記重心座標に基づいて、前記被検者が着座した状態から立位した状態に切り替わった時点を特定し、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差を用いて、前記第一の指標を算出し、
前記荷重が最小となる時点から最大となる時点までにおける少なくとも二つの時点を用いて、前記第二の指標を算出するものとしても構わない。

【0020】

詳細は後述するが、被検者が着座した状態から立位した状態に切り替わった時点とは、被検者が椅子から離れた瞬間である。上記システムによれば、第二の算出部は、被検者が椅子から離れた瞬間から立ち上がり動作期間の終了時までに重心座標が描く軌跡の長さによって、バランス能力を表す第一の指標を算出できる。

【0021】

また、上記システムによれば、第二の算出部は、荷重が最小となる時点から最大となる時点までにおける少なくとも二つの時点によって、被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を算出できる。

【0022】

また、上記システムにおいて、
前記第二の算出部は、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差の逆数を、前記第一の指標として算出し、
少なくとも二つの前記時点と、少なくとも二つの前記時点における前記荷重と、を用いて得られる前記荷重の変化速度を、前記第二の指標として算出するものとしても構わない。

【0023】

上記システムによれば、第二の算出部は、立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの重心軌跡長と、立ち上がり動作期間の開始時から特定した時点までの重心軌跡長との差の逆数によって、第一の指標を算出できる。また、第二の算出部は、荷重が最小となる時点から最大となる時点までにおける少なくとも二つの時点と、少なくとも二つの時点における荷重と、を用いて得られる荷重の変化速度によって、第二の指標を算出できる。

【0024】

また、上記システムにおいて、
前記第二の算出部は、
前記立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの前記重心軌跡長と、前記立ち上がり動作期間の開始時から特定した前記時点までの前記重心軌跡長との差の逆数を、前記第一の指標としてを算出し、
前記荷重が最小となる時点から最大となる時点までに要する時間の逆数を、前記第二の指標としてを算出するものとしても構わない。

【0025】

上記システムによれば、第二の算出部は、立ち上がり動作期間の開始時から終了時までの重心軌跡長と、立ち上がり動作期間の開始時から特定した時点までの重心軌跡長との差の逆数によって、第一の指標を算出できる。また、第二の算出部は、荷重が最小となる時点から最大となる時点までに要する時間の逆数によって、第二の指標を算出できる。

【0026】

また、上記システムにおいて、
前記第二の算出部は、前記第一の指標と前記第二の指標とを積算することによって前記第三の指標を算出するものとしても構わない。

【0027】

また、上記システムにおいて、
立ち上がり動作期間は、前記被検者と前記検出器とが一定の位置関係を満たすように前記被検者が着座した時に開始するものとしても構わない。

【0028】

従来の立ち上がりテストでは、被検者の体格差が立ち上がり動作の成否に影響しやすく、判定結果の精度が低いという問題がある。具体的に、身長差がある二十代の被検者ふたりを例に説明する。

【0029】

一人は身長が１８０ｃｍでもう一人は１４０ｃｍとした場合、２０ｃｍの台から立ち上がる難易度を考えると、１８０ｃｍの被検者の方が１４０ｃｍの被検者に比べて難易度が高い。しかし、従来の立ち上がりテストでは、１８０ｃｍの被検者が片足で２０ｃｍの台から立ち上がることができなかった場合、身長が比較的高いために立ち上がり動作の難度が上昇し、立ち上がりに失敗した可能性があるにも拘わらず、被検者は、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が高い、と判定される。逆に、１４０ｃｍの被検者が片足で２０ｃｍの台から立ち上がることができた場合、身長が比較的低いために立ち上がり動作の難度が低下し、立ち上がりに成功した可能性があるにも拘わらず、被検者は、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が低い、と判定される。即ち、従来の立ち上がりテストは、被検者の立ち上がり動作の難易度を考慮できていない。

【0030】

これに対し、上記システムによれば、立ち上がり動作において被検者と検出器とが一定の位置関係を満たす。そのため、被検者ごとに立ち上がり動作の難易度を同等にすることができ、従来の立ち上がりテストより精度の高い評価値を得ることができる。

【0031】

また、上記システムにおいて、
前記運動器評価システムは、前記検出器と運動器評価装置とを含み、
前記運動器評価装置は、
前記第一の算出部と、
前記第二の算出部と、
前記第三の算出部と、
を含むものとしても構わない。

【0032】

また、本発明の運動器評価方法は、
被検者が検出器上に両足を載置した状態で着座した時点から、立ち上がって前記検出器上に立位した後、立位姿勢が安定する時点までの立ち上がり動作期間における荷重と、前記荷重の作用点の前記検出器上における座標である重心座標とを算出する第一の算出ステップと、
前記立ち上がり動作期間における前記重心座標の変化に基づいて、前記被検者のバランス能力を表す第一の指標を算出し、前記立ち上がり動作期間における前記荷重の変化に基づいて、前記被検者の動作の俊敏性を表す第二の指標を算出する第二の算出ステップと、
前記第一の指標と前記第二の指標とを用いて、前記被検者の運動器を評価するための第三の指標を算出する第三の算出ステップと、
前記第三の指標に基づいて、前記被検者の運動器を評価する評価ステップと、を備えることを特徴とする。

【0033】

上記方法によれば、運動器の状態を定量化するとともに被検者に掛かる負担を軽減することができる運動器評価方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の運動器評価システムの一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】検出器上に定義されるＸＹ座標系を模式的に示す図である。

【図3】立ち上がり動作において被検者（若年者）の重心が描く軌跡の一例である。

【図4】立ち上がり動作において被検者（若年者）の荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。

【図5】本発明の運動器評価システムの一実施形態における評価方法を模式的に示す図である。

【図6】立ち上がり動作において被検者（高齢者）の重心が描く軌跡の一例である。

【図7】立ち上がり動作において被検者（高齢者）の荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。

【図8】本発明の運動器評価システムの一実施形態である運動器評価システムの有用性を説明するための図である。

【図9】本発明の運動器評価システムの第二実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。

【図10】立ち上がり動作において被検者（高齢者）の荷重Ｐ´、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。

【図11】立ち上がり動作において被検者（若年者）の荷重Ｐ´、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。

【図12】本発明の運動器評価システムの第二実施形態である運動器評価システムの有用性を説明するための図である。

【図13】本発明の運動器評価システムの第二実施形態である運動器評価システムの有用性を説明するための図である。

【図14】本発明の運動器評価システムの別実施形態で利用される、重心座標の軌跡を囲む矩形の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

（第一実施形態）
［構成］
図１を参照して本発明の運動器評価システムの一実施形態の構成を説明する。運動器評価システム１００は、椅子１１０と、検出器１２０と、運動器評価装置１３０とを備える。本実施形態では、椅子１１０及び検出器１２０は別体に構成されているが、椅子１１０が検出器１２０を備えるよう一体に構成されてもよい。

【0036】

椅子１１０は高さを調節可能である。評価者は、被検者が椅子１１０に着座したとき、被検者の脛が検出器１２０に対して所定の角度θ（例えば７０度）になるように椅子１１０の高さを調節する。椅子１１０の高さが調節されると、被検者は、椅子１１０に着座し、立ち上がり動作を行う。

【0037】

なお、椅子１１０の高さを変えることなく、厚みの異なる複数枚の板を準備し、検出器１２０の下にこの板を設置することで、被検者と検出器１２０との位置関係を調節するようにしてもよい。

【0038】

被検者は、検出器１２０の上面に両足を載置した状態で椅子１１０に腰かける。その後、立ち上がって検出器１２０上に立位し、立位姿勢を整える。検出器１２０は例えばロードセルのようなセンサ（図示略）を複数個備える。センサは、立ち上がり動作に際し被検者が検出器１２０に掛ける圧力の分力を計測する。被検者が検出器１２０に掛ける圧力は、被検者の動作に伴い変動する。そのため、各センサが計測する分力も、被検者の動作に伴い変動する。センサは、立ち上がり動作期間中、被検者が掛ける圧力の分力を計測する。

【0039】

検出器１２０には、図２に示すようなＸＹ座標系が定められている。図２には、被検者の両足の裏面についても模式的に表している。Ｘ軸及びＹ軸は検出器１２０の上面内で直交する軸であり、それぞれ検出器１２０の上面の中心Ｏを通る。

【0040】

検出器１２０は、運動器評価装置１３０と電気的に接続されている。検出器１２０は、各センサが計測した分力と、各センサの位置座標を運動器評価装置１３０の制御部１４０に出力する。なお、検出器１２０と運動器評価装置１３０は、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信等の無線通信によって接続されていてもよい。検出器１２０は、例えばフォースプレート、重心動揺計、又はヘルスメータ等の装置によって構成される。

【0041】

運動器評価装置１３０は、制御部１４０と表示部１５０と操作部１６０とを備える。運動器評価装置１３０は、例えばＰＣによって構成される。

【0042】

制御部１４０は、図示しないＣＰＵ、記憶装置を含み、各機器からの信号の入力や各機器への信号の出力を行う。また、制御部１４０は、被検者が将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性を示すロコモ成績Ｌ（以下、「ロコモ成績Ｌ」と呼ぶ）を算出する。制御部１４０は、ロコモ成績Ｌに基づき、被検者の現在の運動器の状態を評価する。ロコモ成績Ｌ及び制御部１４０の詳細は後述する。なお、ロコモ成績Ｌが第三の指標に対応する。

【0043】

表示部１５０は、例えばＬＣＤ等の表示パネルにより構成される。表示部１５０は、ロコモ成績Ｌ、及び評価メッセージ（後述）等を表示する。

【0044】

操作部１６０は、例えばキーボードにより構成される。操作部１６０は、ロコモ成績Ｌの算出指示を、制御部１４０に出力する。制御部１４０は、操作部１６０から算出指示を入力されると、ロコモ成績Ｌの算出処理を開始する。なお、例えばタッチパネルのように表示部１５０及び操作部１６０が一体に構成されていてもよい。

【0045】

続いて、制御部１４０について説明する。制御部１４０は、第一の算出部１４１と第二の算出部１４２と第三の算出部１４３と評価部１４５とを備える。第一の算出部１４１は、検出器１２０から各センサが計測した分力と各センサの位置座標を取得する。第一の算出部１４１は、センサが計測した分力を利用して、予め定められた計算式による演算を行う。例えば、複数個のセンサが計測した分力の和を計算する。以後、この計算式による演算結果を荷重Ｐと呼ぶ。荷重Ｐとは、立ち上がり動作に際し被検者が検出器１２０に掛ける圧力に対応する力である。荷重Ｐは、被検者の動作に伴い変動する。第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間中、荷重Ｐを算出する。

【0046】

さらに、第一の算出部１４１は、荷重Ｐの作用点（ＣＯＰ：Ｃｅｎｔｅｒ Ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）のＸ座標及びＹ座標を算出する。

【0047】

第一の算出部１４１は、例えば、各センサが計測した分力及び各センサの位置座標を利用して、荷重Ｐの作用点のＸ座標及びＹ座標を算出する。なお、算出のための計算式は、検出器１２０が備えるセンサの個数や配置によって定まる。荷重Ｐの作用点のＸ座標及びＹ座標の算出は周知の技術であるため、ここでは詳細を割愛する。以後、荷重Ｐの作用点を重心と呼び、荷重Ｐの作用点の座標を重心座標と呼ぶことがある。

【0048】

荷重Ｐの作用点（即ち、重心）は、被検者の動作に伴い変動する。そのため、荷重Ｐの作用点の座標（即ち、重心座標）も被検者の動作に伴い変動する。第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間中、重心座標を算出する。

【0049】

さらに、第一の算出部１４１は、立ち上がり動作により重心座標が描く軌跡の長さ（以下、「重心軌跡長Ｄ」と呼ぶ）を算出する。具体的には、第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間の開始時から、重心軌跡長を、立ち上がり動作期間の終了時以前の各時点で算出する。即ち、第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間中の各時点で、重心軌跡長を算出する。

【0050】

図３に重心座標が描く軌跡の一例を示す。図３に示す例は、立ち上がり動作開始時点から終了時点までに重心座標が描いた軌跡である。図３における横軸は上述のＸ軸であり、縦軸は上述のＹ軸である。第一の算出部１４１は、図３に示す軌跡を線積分していくことで重心軌跡長を計測する。なお、図３に示す例は、被検者が若年者であるときの重心の軌跡である。

【0051】

以上のように、第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ、重心座標Ｘ、Ｙを算出し、立ち上がり動作期間中の各時点につき、重心軌跡長Ｄを算出する。第一の算出部１４１は、荷重Ｐ、重心座標Ｘ、Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれを立ち上がり動作期間内の時点ｔと対応付けて運動器評価装置１３０の記憶部（図示略）に記憶する。

【0052】

図１に戻って説明を続ける。第一の算出部１４１は、時点ｔと対応付けた荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄを第二の算出部１４２に出力する。なお、第一の算出部１４１は、重心座標Ｘを第二の算出部１４２に出力しない。後述のように、第二の算出部１４２は、重心座標Ｘを利用することなく演算を行うことができるためである。なお、第一の算出部１４１が重心座標Ｘを第二の算出部１４２に出力する実施形態であってもよい。

【0053】

第二の算出部１４２は、第一の算出部１４１から取得した荷重Ｐ及び荷重Ｐに対応する時点ｔをｔ−Ｐ座標にプロットしていき荷重Ｐの時間変化を表すグラフを作成する。また、重心座標Ｙ及び重心座標Ｙに対応する時点ｔをｔ−Ｙ座標にプロットしていき重心座標Ｙの時間変化を表すグラフを作成する。また、重心軌跡長Ｄ及び重心軌跡長Ｄに対応する時点ｔをｔ−Ｄ座標にプロットしていき重心軌跡長Ｄの時間変化を表すグラフを作成する。

【0054】

図４に立ち上がり動作期間における荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例を示す。図４において、横軸は時点ｔを示し、縦軸は荷重（ｋｇ）、重心座標（ｃｍ）、重心軌跡長（ｃｍ）を示す。なお、図４に示す例は、被検者が若年者であるときのグラフである。

【0055】

図４に示すように、立ち上がり動作開始直後のｔが０〜ｔ（Ｐ_ｍｉｎ）の間では、荷重Ｐは低下する。図４の例では、ｔ（Ｐ_ｍｉｎ）＝０．６７０（ｓ）である。立ち上がり動作開始直後では、立ち上がり動作に対する反動により、被検者の両足の裏面の一部が検出器１２０から一時的に離れるためである。この反動により、荷重Ｐは、最小値Ｐ_ｍｉｎまで低下する。反動が無くなると、被検者の起立しようとする力が検出器１２０に働くことにより、荷重Ｐは上昇し始め、最大値Ｐ_ｍａｘまで到達する。荷重Ｐが最小値Ｐ_ｍｉｎから最大値Ｐ_ｍａｘまで到達する間に、被検者は椅子１１０から離れる。その後、被検者は立位姿勢を整える。そのため、荷重Ｐは、被検者の体重に相当する一定値に収束する。

【0056】

重心座標Ｙが最小値Ｙ_ｍｉｎを取る時点ｔ（以下、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））は、被検者が椅子１１０から離れた瞬間に相当する。被検者の足のつま先側を前方、踵側を後方とすると、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は、重心が最も後方となるときである。即ち、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は、立ち上がり動作において被検者が最も安定していない瞬間と言うことができ、椅子１１０から離れた瞬間と定義できる。図４の例では、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は０．７９５（ｓ）であり、ｔが０〜０．７９５（ｓ）の間では被検者は椅子１１０に着座した状態であり、ｔが０．７９５（ｓ）以降では被検者は検出器１２０上に立位した状態である。なお、被検者が椅子１１０から離れた瞬間が、被検者が着座した状態から立位した状態に切り替わった時点に対応する。

【0057】

図４に示すように、重心軌跡長Ｄは、ｔの経過とともに上昇する。特に、ｔが０〜０．７９５（ｓ）の着座状態では、重心軌跡長Ｄは著しく上昇する。ｔが０〜０．７９５（ｓ）の間は、被検者は着座状態から立位状態に向かって身体が大きく動作することから、重心の変動の幅が大きいためである。これに対し、ｔが０．７９５（ｓ）以降の立位状態では、重心軌跡長Ｄは緩やかに上昇する。着座状態から立位状態へ変化した後では、被検者は立位姿勢を整える程度の動作をするにすぎず、重心の変動の幅が小さいためである。

【0058】

第二の算出部１４２は、荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフを表示部１５０に出力する。表示部１５０は、図４に示すようなグラフを表示する。なお、図４に示すようなグラフを表示部１５０に表示しない実施形態であってもよい。この場合、第二の算出部１４２は、荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化のグラフを作成しなくてもよい。

【0059】

第二の算出部１４２は、検出器１２０から入力された荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄの中から、以下の特徴量を取り出す。

【0060】

第二の算出部１４２は、重心座標Ｙの最小値Ｙ_ｍｉｎを取り出し、これに対応する時点ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）を取り出す。続いて、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）における重心軌跡長Ｄ（以下、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））を取り出す。また、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）から３秒後のｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３における重心軌跡長Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）を取り出す。そして、以下の式によりバランス能力を表す指標Ｂ（以下、Ｂ）を算出する。なお、指標Ｂが第一の指標に対応する。

【0061】

【数1】

【0062】

上述のように、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は、被検者が椅子１１０から離れた瞬間と定義できる。また、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３は、立ち上がり動作が十分に完了した時点、即ち、立ち上がり動作期間が終了している時点と定義できる。ｔ＝ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３では、荷重Ｐは、被検者の体重の値で安定しており、被検者は立位姿勢を整え終わって静止している状態と言えるためである。

【0063】

以上より、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）とＤ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））の差は、被検者が椅子１１０から離れた時から立ち上がり動作が完了した時までに、被検者の重心がどれだけ変動したかを表す。Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）とＤ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））の差が小さいほど、重心の変動は小さく、被検者のバランス能力が良いと言える。本実施形態では、Ｂは、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）とＤ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））の差の逆数である。そのため、Ｂが大きいほど、被検者のバランス能力は良い。

【0064】

なお、下肢筋力等の筋骨格系の制御、体性感覚等の感覚系の制御、末梢神経等の神経系の制御のうち、少なくとも一つの制御能力が良いことを、ここではバランス能力が良いと表現している。

【0065】

また、第二の算出部１４２は、荷重Ｐの最大値Ｐ_ｍａｘ及び最小値Ｐ_ｍｉｎを取り出し、それぞれに対応する時点ｔ（以下、ｔ（Ｐ_ｍａｘ）、ｔ（Ｐ_ｍｉｎ））を取り出す。そして、以下の式により被検者の動作の俊敏性を表す指標Ｓ（以下、Ｓ）を算出する。なお、指標Ｓが第二の指標に対応する。

【0066】

【数2】

【0067】

上述のように、ｔ（Ｐ_ｍｉｎ）は、立ち上がり動作に対する反動が無くなり、被検者が起立しようとする力が検出器１２０に働く瞬間である。即ち、荷重Ｐが上昇し始める時点である。ｔ（Ｐ_ｍａｘ）は、被検者が起立しようとする最大の力が検出器１２０に働く瞬間であり、荷重Ｐの上昇が終了する時点である。

【0068】

以上より、ｔ（Ｐ_ｍａｘ）とｔ（Ｐ_ｍｉｎ）の差は、被検者が起立しようとする力を作用し続ける時間（以下、「荷重時間」と呼ぶ）と定義できる。荷重時間が短いほど、荷重Ｐが最小値から最大値まで上昇するのに要する時間が短く、被検者は俊敏性に富む。本実施形態では、Ｓは、ｔ（Ｐ_ｍａｘ）とｔ（Ｐ_ｍｉｎ）の差の逆数である。そのため、Ｓが大きいほど、被検者は俊敏性に富む。

【0069】

なお、下肢筋力等の筋骨格系の制御、体性感覚等の感覚系の制御、末梢神経等の神経系の制御のうち、少なくとも一つの制御能力が良いことを、ここでは俊敏性に富むと表現している。

【0070】

第二の算出部１４２は、算出したＢ及びＳを第三の算出部１４３に出力する。第三の算出部１４３は、Ｂ、Ｓを積算することによってロコモ成績Ｌを算出する。即ち、Ｌ＝Ｂ×Ｓである。第三の算出部１４３は、算出したロコモ成績Ｌを評価部１４５に出力する。

【0071】

ＢとＳには所謂トレードオフの関係がある。具体的には、立ち上がり動作が素早く行われる場合、Ｓが比較的大きい値となる一方、身体をコントロールすることが難しくなり、バランスが損なわれ、Ｂが比較的小さい値となる。また、立ち上がり動作がゆっくりと行われる場合、Ｓが比較的小さい値となる一方、身体のコントロールが容易であり、バランスを保つことができ、Ｂが比較的大きい値となる。運動器の状態が良好である場合、ＢとＳを比較的大きな値で両立させることができる。これに鑑み、ＬをＢとＳの積算により定義した。

【0072】

評価部１４５は、ロコモ成績Ｌを用いて、被検者の現在の運動器の状態を評価する。制御部１４０は、図示しない記憶装置にロコモ成績Ｌと年齢の関係を示す回帰式を記憶している。この回帰式は、予め年齢が異なる数十人の被検者に立ち上がり動作を実行させ、ロコモ成績Ｌを取得しておき、ロコモ成績Ｌを横軸、年齢を縦軸に取って回帰直線を求めることによって導出される。年齢が高いほど、被検者はバランス能力及び動作の俊敏性に欠ける傾向があり、Ｌは小さい値を取る。そのため回帰直線は、負の傾きを持つ一次関数で表される。

【0073】

評価部１４５は、操作部１６０から、被検者の実年齢を入力される。評価部１４５は、記憶装置から上述の回帰式を読み出し、被検者のロコモ成績Ｌに対する年齢（以下、「ロコモ年齢」と呼ぶ）を算出する。評価部１４５は、実年齢とロコモ年齢を比較し、被検者の現在の運動器の状態を評価する。実年齢がロコモ年齢以上であれば、被検者の現在の運動器の状態は良好であり、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が低い、と評価する。実年齢がロコモ年齢未満であれば、被検者の現在の運動器の状態は良好とは言えず、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が高い、と評価する。例えば、実年齢が３５歳である場合に、ロコモ年齢が２８歳と算出されたとき、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が低い、と評価される。逆に、ロコモ年齢が４０歳と算出されたとき、将来ロコモティブシンドロームに該当する危険性が高い、と評価される。

【0074】

評価部１４５は、ロコモ成績Ｌ、ロコモ年齢、及び評価メッセージを表示部１５０に出力する。表示部１５０はロコモ成績Ｌ、ロコモ年齢、評価メッセージを表示する。評価メッセージとは、例えば、実年齢がロコモ年齢未満である場合は「ロコモの危険度大です。運動を心がけましょう。」というメッセージであり、実年齢がロコモ年齢以上である場合は「ロコモの危険度小です。この調子で運動を続けて下さい。」というメッセージである。

【0075】

［評価方法］
図５を参照して本発明の運動器評価システムの一実施形態における評価方法を説明する。被検者は、両腕を胸の位置で組み、両足を検出器１２０上に載置して、椅子１１０に着座する。このとき、被検者は、踵からつま先に向かう方向が検出器１２０のＹ軸方向と平行になるように両足を載置する。なお、ここで言う平行とは、踵からつま先に向かう方向がＹ軸方向に完全に平行である場合に限らず、Ｙ軸に対し０〜３０度の角度を成す場合も含む。そして、被検者は両腕を組んだまま椅子１１０から立ち上がり、検出器１２０上に立位し、５秒間静止して立位姿勢を維持する。

【0076】

上述のように、運動器評価装置１３０は、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ、重心座標Ｘ、Ｙを算出し、立ち上がり動作期間中の各時点につき、重心軌跡長Ｄを算出する。そして、運動器評価装置１３０は、算出した荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄを用いて、ロコモ成績Ｌを算出し、被検者の現在の運動器の状態を評価する。

【0077】

このように、運動器評価システム１００によれば、被検者は、一回の立ち上がり動作を行うだけで運動器の評価を得られる。そのため、被検者に掛かる負担を従来の立ち上がりテストに比べ軽減できる。

【0078】

また、上述のように、バランス能力を表す指標Ｂと動作の俊敏性を表す指標Ｓの積算によりロコモ成績Ｌが算出される。これにより、運動器の状態を評価する指標をロコモ成績Ｌとして定量化することができる。

【0079】

また、上述のように、被検者と検出器１２０とが一定の位置関係を満たすよう椅子１１０の高さが調節される。これにより、立ち上がり動作の難易度を被検者ごとに同等にすることができるため、被検者の立ち上がり動作の難易度を考慮した評価値を算出できる。

【0080】

［評価例］
図３、４、６、７を参照して被検者が若年者である場合と高齢者である場合の重心軌跡長Ｄとロコモ成績Ｌについて説明する。図６は、被検者が高齢者である場合に、立ち上がり動作開始時点から終了時点までに重心座標が描いた軌跡の一例である。若年者の重心の軌跡を表す図３と比較する。若年者の重心軌跡長Ｄは２０．４８（ｃｍ）であり、高齢者の重心軌跡長Ｄは３１．６３（ｃｍ）である。このように、若年者は高齢者に比べて重心軌跡長Ｄが短いことが分かる。即ち、若年者は、立ち上がり動作において重心の変動の幅が高齢者に比べて小さく、バランス能力が良いことが分かる。

【0081】

図７は、被検者が高齢者である場合に、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。図７に示す高齢者は、Ｙ_ｍｉｎは−７．５０（ｃｍ）、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は０．７１８（ｓ）、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）は７１．１１（ｃｍ）、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））は３９．４８（ｃｍ）であった。よって、バランス能力を表す指標Ｂが３．１６（１／ｍ）と算出された。また、Ｐ_ｍａｘは１００．４２（ｋｇ）、ｔ（Ｐ_ｍａｘ）は０．８４３（ｓ）、Ｐ_ｍｉｎは２．１５（ｋｇ）、ｔ（Ｐ_ｍｉｎ）は０．５４６（ｓ）であった。よって、動作の俊敏性を表す指標Ｓが３．３７（１／Ｓ）と算出された。従って、ロコモ成績Ｌが１０．６４となった。

【0082】

これに対し、図４に示す若年者は、Ｙ_ｍｉｎは−９．００（ｃｍ）、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）は０．７９５（ｓ）、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３）は４４．０９（ｃｍ）、Ｄ（ｔ（Ｙ_ｍｉｎ））は２２．３０（ｃｍ）であった。よって、Ｂが４．５９（１／ｍ）と算出された。また、Ｐ_ｍａｘは７２．９（ｋｇ）、ｔ（Ｐ_ｍａｘ）は０．９２０（ｓ）、Ｐ_ｍｉｎは３．５２（ｋｇ）、ｔ（Ｐ_ｍｉｎ）は０．６７０（ｓ）であった。よって、Ｓが４．００（１／Ｓ）と算出された。従って、ロコモ成績Ｌが１８．３６となった。若年者は、高齢者に比べてＢ、Ｓともに大きく、ロコモ成績Ｌが高いことが分かる。

【0083】

［検証］
図８を参照して、ロコモ成績Ｌの有用性について説明する。被検者として、健常な高齢者１５名と若年者２２名の計３７名を対象とし、各被検者に立ち上がり動作を実行させ、運動器評価システム１００により荷重Ｐ、重心座標Ｘ、Ｙ、重心軌跡長Ｄの時間変化を計測した。すると、若年者にも高齢者にも同じような波形パターンが見られ、立ち上がり動作特有の波形パターンが存在することが分かった。なお、高齢者１５名の平均年齢は、６１．５歳であり、若年者２２名の平均年齢は、２６．２歳である。

【0084】

運動器評価システム１００により、各被検者のロコモ成績Ｌを算出し、高齢者１５名及び若年者２２名のロコモ成績Ｌの平均値を求めた。図８に示すように、高齢者のロコモ成績Ｌの平均値は、１２．１５であり、若年者のロコモ成績Ｌの平均値は、１６．１３であった。

【0085】

図８に示す結果を仮説検定に基づき検証する。まず、ロコモ成績Ｌについて高齢者群と若年者群の間に有意差がないという帰無仮説を立てる。そして、マン・ホイットニーのＵ検定により、有意確率Ｐを算出する。マン・ホイットニーのＵ検定について詳細は割愛する。

【0086】

仮説検定によれば、有意水準αと有意確率Ｐを比較し、Ｐ＜αである場合、帰無仮説が棄却される。一方、Ｐ＞αである場合、帰無仮説は棄却されない。なお、有意水準αは典型的には０．０５である。

【0087】

図８に示すように、マン・ホイットニーのＵ検定によれば、有意確率Ｐは０．００６となった。従って、Ｐ（＝０．００６）＜α（＝０．０５）となり、帰無仮説は棄却される。即ち、高齢者のロコモ成績と若年者のロコモ成績の間には有意差があり、高齢者のロコモ成績Ｌは若年者のロコモ成績Ｌに比べ、有意に低い値を示し、逆に、若年者のロコモ成績Ｌは高齢者のロコモ成績Ｌに比べ、有意に高い値を示す、と言える。以上より、加齢に伴う運動器機能の低下をロコモ成績Ｌによって検出できたため、運動器評価システム１００の有用性が示された。

【0088】

（第二実施形態）
続いて、本発明の運動器評価システムの第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態と、被験者の動作の俊敏性を表す指標の算出方法が異なる。以下、第二実施形態における被験者の動作の俊敏性を表す指標を、指標Ｓａと表記する。

【0089】

［構成］
図９に第二実施形態の運動器評価システム２００を示す。運動器評価システム２００は、椅子１１０と、検出器１２０と、運動器評価装置１３０ａとを備える。第二実施形態の運動器評価システム２００は、第一実施形態の運動器評価システム１００と、運動器評価装置１３０に代わり運動器評価装置１３０ａを備える点で異なり、他の構成は同様である。以下、運動器評価装置１３０ａについて説明する。

【0090】

運動器評価装置１３０ａは、第一実施形態の運動器評価装置１３０と、制御部１４０に代わり制御部１４０ａを備える点のみ異なる。制御部１４０ａは、第一の算出部１４１ａと、第二の算出部１４２ａと、第三の算出部１４３ａと、評価部１４５ａとを備える。

【0091】

第一の算出部１４１ａは、第一実施形態における第一の算出部１４１と、荷重Ｐに代わり、荷重Ｐ´を算出する点で異なり、他の点は同様である。即ち、第一の算出部１４１ａは、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ´、重心座標Ｘ、Ｙ、を算出するとともに、立ち上がり動作期間中の各時点につき、重心軌跡長Ｄを算出する。なお、荷重Ｐ´とは、荷重Ｐを被検者の体重で除したものである。荷重Ｐ´の単位は「ＢＷ（ｂｏｄｙｗｅｉｇｈｔ）」である。このように、第一の算出部１４１ａは、荷重Ｐの体重に対する割合である荷重Ｐ´を算出する。被検者ごとに体重が異なるためである。なお、第一の算出部１４１ａは、第一実施形態の第一の算出部１４１のように、荷重Ｐを算出しても構わない。

【0092】

第二の算出部１４２ａは、第一実施形態における第二の算出部１４２と、被験者の動作の俊敏性を表す指標として指標Ｓに代わり指標Ｓａを算出する点で異なり、他の構成は同様である。なお、第二の算出部１４２ａは、第一実施形態における第二の算出部１４２と同様に、バランス能力を表す指標として指標Ｂを算出する。以下、第二の算出部１４２ａが算出する指標Ｓａについて説明する。

【0093】

第二の算出部１４２ａは、第一の算出部１４１ａから、立ち上がり動作期間内の各時点における荷重Ｐ´を取得する。第二の算出部１４２ａは、第一の算出部１４１ａから取得した荷重Ｐ´のうち、最大値Ｐ´ｍａｘを取り出す。続いて、第二の算出部１４２ａは、最大値Ｐ´ｍａｘの９０％と２５％の大きさを算出する。即ち、第二の算出部１４２ａは、０．９０×Ｐ´ｍａｘと、０．２５×Ｐ´ｍａｘとを算出する。そして、第二の算出部１４２ａは、荷重Ｐ´が０．９０×Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（０．９０×Ｐ´ｍａｘ）と、荷重Ｐ´が０．２５×Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（０．２５×Ｐ´ｍａｘ）と、を取得する。そして、第二の算出部１４２ａは、以下の式により、被験者の動作の俊敏性を表す指標Ｓａを算出する。なお、指標Ｓａが第二の指標に対応する。

【0094】

【数3】

【0095】

即ち、第二の算出部１４２ａは、時点ｔ（０．２５×Ｐ´ｍａｘ）と時点ｔ（０．９０×Ｐ´ｍａｘ）における荷重Ｐ´の変化速度を算出する。

【0096】

荷重Ｐ´の変化速度が大きいほど、被験者の動作が機敏であると言える。即ち、指標Ｓａが大きいほど、被験者の動作は俊敏性に富む。一方、荷重Ｐ´の変化速度が小さいほど、被験者の動作が遅緩であると言える。即ち、指標Ｓａが小さいほど、被験者の動作は俊敏性に欠ける。

【0097】

第二の算出部１４２ａは、算出した指標Ｂ及び指標Ｓａを第三の算出部１４３ａに出力する。第三の算出部１４３ａは指標Ｂ及び指標Ｓａを積算することによってロコモ成績Ｌａを算出する。即ち、Ｌａ＝Ｂ×Ｓａである。第三の算出部１４３ａは、算出したロコモ成績Ｌａを評価部１４５ａに出力する。なお、第三の算出部１４３ａがロコモ成績Ｌａを指標Ｂ及び指標Ｓａの積算により算出する理由は第一実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0098】

評価部１４５ａは、ロコモ成績Ｌａを用いて、被験者の現在の運動器の状態を評価する。具体的な評価方法は第一実施形態の評価部１４５と同様であるため説明を省略する。なお、上記のように、ロコモ成績Ｌａは指標Ｂ及び指標Ｓａの積算によって算出される。ここで、指標Ｂが大きいほど被験者のバランス能力は高く、指標Ｓａが大きいほど被験者の動作は俊敏性に富む。従って、被験者の運動器の状態が良好であるほど、ロコモ成績Ｌａは大きい値となる。

【0099】

［評価例］
図１０及び図１１を参照して、被検者が若年者である場合と高齢者である場合のロコモ成績Ｌａについて説明する。

【0100】

図１０は、被検者が高齢者である場合に、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ´、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。図１０に示す高齢者は、バランス能力を表す指標Ｂが２．６４（１／ｍ）と算出された。また、０．９０×Ｐ´ｍａｘは１．１３（ＢＷ）、ｔ（０．９０×Ｐ´ｍａｘ）は１．８８（ｓ）、０．２５×Ｐ´ｍａｘは０．３１（ＢＷ）、ｔ（０．２５×Ｐ´ｍａｘ）は１．７５（ｓ）であった。よって、動作の俊敏性を表す指標Ｓａが６．３１（ＢＷ／ｓ）と算出された。従って、ロコモ成績Ｌａが１６．７（ＢＷ／ｍ・ｓ）となった。

【0101】

図１１は、被検者が若年者である場合に、立ち上がり動作期間における荷重Ｐ´、重心座標Ｙ、及び重心軌跡長Ｄのそれぞれの時間変化を表すグラフの一例である。図１１に示す若年者は、バランス能力を表す指標Ｂが４．８１（１／ｍ）と算出された。また、０．９０×Ｐ´ｍａｘは１．３６（ＢＷ）、ｔ（０．９０×Ｐ´ｍａｘ）は１．０６（ｓ）、０．２５×Ｐ´ｍａｘは０．３８（ＢＷ）、ｔ（０．２５×Ｐ´ｍａｘ）は０．９９（ｓ）であった。よって、動作の俊敏性を表す指標Ｓａが１４．０（ＢＷ／ｓ）と算出された。従って、ロコモ成績Ｌａが６７．３（ＢＷ／ｍ・ｓ）となった。

【0102】

上記のように、若年者のＳａは高齢者のＳａに比べて遥かに大きく、これにより、ロコモ成績Ｌａについても、若年者と高齢者との間で大きな差が出た。

【0103】

［検証］
図１２を参照して、ロコモ成績Ｌａの有用性について説明する。被検者として、健常な高齢者２７名と若年者２５名の計５２名を対象とし、各被検者に立ち上がり動作を実行させ、運動器評価システム２００により荷重Ｐ´、重心座標Ｘ、Ｙ、重心軌跡長Ｄの時間変化を計測した。なお、高齢者２７名の平均年齢は、７６．７歳であり、若年者２５名の平均年齢は、２２．３歳である。

【0104】

運動器評価システム２００により、各被検者のロコモ成績Ｌａを算出し、高齢者２７名及び若年者２５名のロコモ成績Ｌａの平均値を求めた。図１２に示すように、高齢者のロコモ成績Ｌａの平均値は、２８．２（ＢＷ／ｍ・ｓ）であり、若年者のロコモ成績Ｌａの平均値は、４７．０（ＢＷ／ｍ・ｓ）であった。

【0105】

図１２に示す結果を第一実施形態と同様の仮説検定に基づき検証する。図１２に示すように、有意確率Ｐは０．００１より小さい値となった。即ち、高齢者のロコモ成績Ｌａと若年者のロコモ成績Ｌａの間には有意差があり、高齢者のロコモ成績Ｌａは若年者のロコモ成績Ｌａに比べ、有意に低い値を示し、逆に、若年者のロコモ成績Ｌａは高齢者のロコモ成績Ｌａに比べ、有意に高い値を示す、と言える。以上より、加齢に伴う運動器機能の低下をロコモ成績Ｌａによって検出できたため、運動器評価システム２００の有用性が示された。

【0106】

特に、第一実施形態のロコモ成績Ｌでは、有意確率Ｐは０．００６であったのに対し、第二実施形態のロコモ成績Ｌａでは、有意確率Ｐが第一実施形態に比べてさらに小さい値となった。即ち、第二実施形態のロコモ成績Ｌａによれば、加齢に伴う運動器機能の低下を高精度に検出することができることが示された。本発明者は、このように第二実施形態によればロコモ成績の精度が向上する点につき、以下のように考察している。

【0107】

即ち、本発明者は、第二実施形態の指標Ｓａによれば、被験者の動作の俊敏性をより精確に表すことができると考察している。即ち、指標Ｓａによれば同一被験者における測定結果のバラつきを抑制することができ、指標Ｓａを用いてロコモ成績を算出することにより、ロコモ成績の精度が向上したものと考察している。実際に、本発明者が、上記の高齢者２７名の指標Ｓａと、若年者２５名の指標Ｓａとに対し、仮説検定を行ったところ、図１３に示すように、高齢者の指標Ｓａの平均値は、８．９４（ＢＷ／ｓ）であり、若年者の指標Ｓａの平均値は、１２．１４（ＢＷ／ｓ）であった。そして、有意確率Ｐが０．００１より小さい値となることが分かった。即ち、高齢者の指標Ｓａと若年者の指標Ｓａとの間には有意差があり、高齢者の指標Ｓａは若年者の指標Ｓａに比べ、有意に低い値を示し、逆に、若年者の指標Ｓａは高齢者の指標Ｓａに比べ、有意に高い値を示すことが確認された。

【0108】

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

【0109】

〈１〉本実施形態では、検出器１２０と運動器評価装置１３０は別体に構成されているが、これに限らない。即ち、検出器１２０と運動器評価装置１３０は一体に構成され、検出器１２０が運動器評価装置１３０の構成を備えていてもよい。この場合、被検者が立ち上がり動作を完了し検出器１２０に立位すると、ロコモ成績Ｌやロコモ年齢等が検出器１２０の表示部に表示されてもよい。

【0110】

〈２〉本実施形態では、運動器評価装置１３０の制御部１４０は、評価部１４５を備えるが、評価部１４５を備えなくてもよい。この場合、評価者は、ロコモ成績Ｌとロコモ年齢の対応テーブルを予め準備しておき、第三の算出部１４３によりロコモ成績Ｌが算出されると、対応テーブルを基にロコモ年齢を導き、被検者の実年齢と比較してもよい。評価者は、比較結果を被検者に口頭で伝えてもよい。

【0111】

〈３〉本実施形態では、評価部１４５は、回帰式を用いてロコモ年齢を算出し、被検者の実年齢と比較することで運動器の状態を評価するが、これに限らない。即ち、年齢に対するロコモ成績の標準値（以下、標準値）を表す、本実施形態の回帰式とは別の回帰式を予め導出しておくとよい。そして、被検者の実年齢に対する標準値と、実際に算出されたロコモ成績Ｌとを比較し、ロコモ成績Ｌが標準値以上であれば、運動器の状態は良好と評価し、標準値未満であれば、運動器の状態は良好ではないと評価してもよい。

【0112】

〈４〉本実施形態では、運動器評価装置１３０が第一の算出部１４１、第二の算出部１４２、及び第三の算出部１４３を備えるが、これに限らない。即ち、検出器１２０が、第一の算出部１４１、第二の算出部１４２及び第三の算出部１４３のうち少なくとも一つを備えてもよい。より一般的には、運動器評価システム１００が第一の算出部１４１、第二の算出部１４２及び第三の算出部１４３を備えればよい。

【0113】

〈５〉本実施形態では、第二の算出部１４２は、Ｂを算出するために、立ち上がり動作が完了した時間をｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３と定義するが、これに限らない。即ち、立ち上がり動作が完了した時間は、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）から３秒後に限らず、１秒後でも５秒後であってもよい。より一般的には、荷重Ｐが変動せず収束している時点であればよい。

【0114】

〈６〉本実施形態では、第二の算出部１４２は、バランス能力を示す指標Ｂを重心軌跡長Ｄを利用して算出したが、これに限らない。例えば、第一の算出部１４１は、重心軌跡長Ｄに代わり重心座標の軌跡を囲む矩形の面積（図１４参照）を算出し、第二の算出部１４２は、ｔ（Ｙ_ｍｉｎ）からｔ（Ｙ_ｍｉｎ）＋３における重心軌跡を囲む矩形の面積の逆数を用いて指標Ｂを算出してもよい。より一般的には、指標Ｂは、立ち上がり動作における被検者の重心の動揺、即ち、重心座標の変動に基づき算出されるとよい。なお、第一の算出部１４１は、立ち上がり動作期間中の重心座標Ｘ、Ｙのそれぞれの最大値及び最小値を基に矩形を設定するとよい。矩形面積は、重心軌跡長Ｄに比べ容易に算出できる。そのため、第一の算出部１４１に掛かる処理負荷を軽減できるという効果がある。

【0115】

なお、重心軌跡長Ｄは、矩形面積に比べ、重心座標が描く軌跡に忠実な値である。本実施形態は、矩形面積ではなく重心軌跡長Ｄを用いることでより精密な指標Ｂを算出できる。

【0116】

〈７〉第二実施形態では、第二の算出部１４２ａは、時点ｔ（０．２５×Ｐ´ｍａｘ）と時点ｔ（０．９０×Ｐ´ｍａｘ）における荷重Ｐ´の変化速度を、被験者の動作の俊敏性を表す指標Ｓａとして算出したが、これに限らない。例えば、第二の算出部１４２ａは、荷重Ｐ´の最大値Ｐ´ｍａｘの８０％と３０％の大きさを算出し、荷重Ｐ´が０．３０×Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（０．３０×Ｐ´ｍａｘ）と、荷重Ｐ´が０．８０×Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（０．８０×Ｐ´ｍａｘ）における荷重Ｐ´の変化速度を指標Ｓａとして算出しても構わない。また、第二の算出部１４２ａは、荷重Ｐ´が最大値Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（Ｐ´ｍａｘ）と、荷重Ｐ´が最小値Ｐ´ｍｉｎとなる時点ｔ（Ｐ´ｍｉｎ）における荷重Ｐ´の変化速度を指標Ｓａとして算出しても構わない。即ち、第二の算出部１４２ａは、荷重Ｐ´が最小値Ｐ´ｍｉｎとなる時点ｔ（Ｐ´ｍｉｎ）から、荷重Ｐ´が最大値Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（Ｐ´ｍａｘ）までの間の任意の二つの時点を特定し、当該二つの時点における荷重Ｐ´の変化速度を指標Ｓａとして算出しても構わない。また、第二の算出部１４２ａは、荷重Ｐ´が最小値Ｐ´ｍｉｎとなる時点ｔ（Ｐ´ｍｉｎ）から、荷重Ｐ´が最大値Ｐ´ｍａｘとなる時点ｔ（Ｐ´ｍａｘ）までの間において、三つ以上の時点を任意に特定し、周知の最小二乗法によって得られる荷重Ｐ´の変化速度を指標Ｓａとしても構わない。

【符号の説明】

【0117】

１００ ： 第一実施形態の運動器評価システム
１１０ ： 椅子
１２０ ： 検出器
１３０ ： 第一実施形態の運動器評価装置
１３０ａ ： 第二実施形態の運動器評価装置
１４０ ： 第一実施形態の制御部
１４０ａ ： 第二実施形態の制御部
１４１ ： 第一実施形態の第一の算出部
１４１ａ ： 第二実施形態の第一の算出部
１４２ ： 第一実施形態の第二の算出部
１４２ａ ： 第二実施形態の第二の算出部
１４３ ： 第一実施形態の第三の算出部
１４３ａ ： 第二実施形態の第三の算出部
１４５ ： 第一実施形態の評価部
１４５ａ ： 第二実施形態の評価部
１５０ ： 表示部
１６０ ： 操作部
２００ ： 第二実施形態の運動器評価システム

【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】