特許 6383930 バランス能力測定装置、方法、及びプログラム

(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】6383930

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】バランス能力測定装置、方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/107 20060101AFI20180827BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/107 300

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-186600(P2014-186600)

(22)【出願日】2014年9月12日

(65)【公開番号】特開2016-55132(P2016-55132A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2017年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133179

【氏名又は名称】株式会社タニタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒井 良雄

(72)【発明者】

【氏名】竹原 知子

【審査官】 多田 達也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２３６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０８−５１１４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６８５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ５／０６−５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得手段と、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出手段と、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出手段と、
前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出手段と、
を備え、
前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、
前記荷重変化情報算出手段は、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記左右変位情報算出手段は、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する
バランス能力測定装置。

【請求項2】

前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出する前後変位情報算出手段と、前記荷重情報に基づいて前記立ち上がり動作期間を設定する設定手段と、の少なくとも１つを備え、
前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値及び前記設定手段により設定された立ち上がり動作期間の少なくとも１つと、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する
請求項１記載のバランス能力測定装置。

【請求項3】

前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値及び前記設定手段により設定された立ち上がり動作期間の少なくとも１つと、の各々に対して、前記ユーザーの性別、年齢、及び体格の少なくとも一つを含むユーザー情報に基づいて重み付けして前記バランス能力評価値を算出する
請求項２記載のバランス能力測定装置。

【請求項4】

前記ユーザーの荷重を検出する複数の荷重センサを前記左右方向に備えた
請求項１〜３の何れか１項に記載のバランス能力測定装置。

【請求項5】

ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得ステップと、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出ステップと、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出ステップと、
前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出ステップと、
を含み、
前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、
前記荷重変化情報算出ステップは、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記左右変位情報算出ステップは、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記バランス能力評価値算出ステップは、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する
バランス能力測定方法。

【請求項6】

コンピュータに、
ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得ステップと、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出ステップと、
前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出ステップと、
前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出ステップと、
を含み、
前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、
前記荷重変化情報算出ステップは、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記左右変位情報算出ステップは、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、
前記バランス能力評価値算出ステップは、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する
ことを含む処理を実行させるためのバランス能力測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バランス能力測定装置、方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、バランス能力を評価する方法として、重心動揺計により総軌跡長、単位時間当たりの軌跡長、及び重心動揺面積等の重心動揺パラメータを測定し、測定結果からバランス能力を評価する方法がある。例えば、特許文献１には、被験者の立位姿勢を変化させて重心動揺パラメータを算出することにより運動機能を測定する技術が開示されている。

【0003】

また、バランス能力を評価する他の方法として体力テストがある。具体的には、例えば開眼片足立ちテスト、閉眼片足立ちテスト、ＦＲ（ファンクショナルリーチ）テスト、ＴＵＧ（Ｔｉｍｅ Ｕｐ ａｎｄ Ｇｏ）テスト等がある。

【0004】

また、バランス能力を評価する他の方法としてバランス能力評価（Berg Balance Scale/BBS）によりバランス能力を評価する方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４９２５２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、重心動揺計によりバランス能力を評価する方法は、測定時間が長くなると共に、健常者や二次予防程度の人の場合は測定値に差が出にくく、精度良く評価することが困難である、という問題があった。

【0007】

また、体力テストによりバランス能力を評価する方法は、測定時間が長くなると共に、評価値の信頼性及び客観性が高いとは言えない、という問題があった。

【0008】

また、バランス能力評価によりバランス能力を評価する方法は、理学療法士や作業療法士等の専門家がいない場合は実施できない、という問題があった。

【0009】

本発明は、バランス能力を精度良く測定することができるバランス能力測定装置、方法、及びプログラム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】

【0010】

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明のバランス能力測定装置は、ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得手段と、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出手段と、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出手段と、前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出手段と、を備え、前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、前記荷重変化情報算出手段は、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記左右変位情報算出手段は、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する。

【0012】

請求項２記載の発明は、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出する前後変位情報算出手段と、前記荷重情報に基づいて前記立ち上がり動作期間を設定する設定手段と、の少なくとも１つを備え、前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値及び前記設定手段により設定された立ち上がり動作期間の少なくとも１つと、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する。

【0013】

請求項３記載の発明は、前記バランス能力評価値算出手段は、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値及び前記設定手段により設定された立ち上がり動作期間の少なくとも１つと、の各々に対して、前記ユーザーの性別、年齢、及び体格の少なくとも一つを含むユーザー情報に基づいて重み付けして前記バランス能力評価値を算出する。

【0014】

請求項４記載の発明は、前記ユーザーの荷重を検出する複数の荷重センサを前記左右方向に備える。

【0015】

請求項５記載の発明のバランス能力測定方法は、ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得ステップと、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出ステップと、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出ステップと、前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出ステップと、を含み、前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、前記荷重変化情報算出ステップは、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記左右変位情報算出ステップは、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記バランス能力評価値算出ステップは、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出する。

【0016】

請求項６記載の発明のバランス能力測定プログラムは、コンピュータに、ユーザーが立ち上がる動作をした立ち上がり動作期間に測定された前記ユーザーの荷重に関する荷重情報を取得する取得ステップと、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの荷重の変化に関する荷重変化情報を算出する荷重変化情報算出ステップと、前記荷重情報に基づいて、前記ユーザーの左右方向の変位に関する左右変位情報を算出する左右変位情報算出ステップと、前記荷重変化情報及び前記左右変位情報に基づいて、前記ユーザーのバランス能力に関するバランス能力評価値を算出するバランス能力評価値算出ステップと、を含み、前記荷重情報は、複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データと、前記複数の荷重センサの各々により測定された単位荷重データを合算した荷重データであって前記ユーザーの体重を表す荷重データと、を含み、前記荷重変化情報算出ステップは、前記荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記左右変位情報算出ステップは、前記単位荷重データに基づいて、前記立ち上がり動作期間における前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値を算出し、前記バランス能力評価値算出ステップは、前記ユーザーの荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値と、前記ユーザーの左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値と、に基づいて、前記バランス能力評価値を算出することを含む処理を実行させるためのバランス能力測定プログラムである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、バランス能力を精度良く測定することができる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】バランス能力測定装置の外観図である。

【図2】バランス能力測定装置のブロック図である。

【図3】バランス能力測定プログラムによる処理のフローチャートである。

【図4】（Ａ）はユーザーが椅子に座った状態を示す図、（Ｂ）はユーザーが椅子から立ち上がり動作を開始した状態を示す図、（Ｃ）はユーザーが椅子から立ち上がった状態を示す図である。

【図5】バランス能力評価値算出ルーチンのフローチャートである。

【図6】荷重データの一例を示すグラフである。

【図7】左右方向の変位の算出について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0020】

図１は、本実施形態に係るバランス能力測定装置１０の外観図である。図１に示すように、バランス能力測定装置１０は、表示ユニット１２及び測定台１４を備えている。表示ユニット１２及び測定台１４は、通信ケーブル１６により接続されている。

【0021】

図２には、バランス能力測定装置１０のブロック図を示した。表示ユニット１２は、コントローラ１８、表示部２０、操作部２２、タイマ２４、及び通信部２６を備えている。

【0022】

コントローラ１８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１８Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１８Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１８Ｃ、メモリ１８Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１８Ｅがバス１８Ｆを介して各々接続された構成となっている。この場合、後述するバランス能力測定処理をコントローラ１８のＣＰＵ１８Ａに実行させるバランス能力測定プログラムを、例えばメモリ１８Ｄに書き込んでおき、これをＣＰＵ１８Ａが読み込んで実行する。なお、バランス能力測定プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリーカード等の記録媒体により提供するようにしてもよく、図示しないサーバからダウンロードするようにしてもよい。

【0023】

Ｉ／Ｏ１８Ｅには、表示部２０、操作部２２、タイマ２４、及び通信部２６が接続されている。

【0024】

表示部２０は、例えば液晶パネル等で構成される。表示部２０には、例えば各種設定画面、測定台１４で測定されたユーザーのバランス能力評価値の測定結果等、各種画面が表示される。

【0025】

操作部２２は、図１に示すように複数の操作ボタンを含んで構成されており、例えば電源のオンオフ、ユーザー情報の入力操作等の他、各種操作を行うための操作部である。なお、表示部２０及び操作部２２をタッチパネルとし、画面に直接タッチすることで操作が可能な構成としてもよい。

【0026】

タイマ２４は、現在時刻を取得する機能及び時間を計時する計時機能を有する。

【0027】

通信部２６は、外部装置と無線通信又は有線通信により情報の送受信を行う。これにより、バランス能力測定装置１０は、例えば携帯電話、スマートフォン、及びタブレット端末等の携帯装置、並びにパーソナルコンピュータ等の外部装置と通信することが可能である。

【0028】

測定台１４は、一例として荷重測定回路２８及び４個の荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄを備えている。荷重測定回路２８は、通信ケーブル１６により表示ユニット１２と接続されている。

【0029】

荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄは、例えばロードセル等で構成され、荷重を測定する。以下では、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄの各々で測定された荷重を表すデータを単位荷重データと称し、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄの各々で測定された荷重を合算した総荷重、すなわちユーザーの体重を表すデータを荷重データと称する。

【0030】

荷重測定回路２８は、コントローラ１８から測定を指示されると、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄで測定された単位荷重データ及び荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄの各々で測定された単位荷重データを合算した荷重データを含む荷重情報を予め定めたサンプリング間隔ｔでコントローラ１８に送信する。なお、サンプリング間隔ｔは、一例として１２．５（ｍｓ）程度であるが、これに限られるものではない。

【0031】

次に、本実施形態の作用として、コントローラ１８のＣＰＵ１８Ａにおいて実行されるバランス能力測定プログラムによるバランス能力測定処理について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。図３に示す処理は、バランス能力測定装置１０の図示しない電源がオンされた場合に実行される。

【0032】

まず、ステップＳ１００では、ユーザー３２が表示ユニット１２の操作部２２を操作して、バランス能力の測定を指示したか否かを判定し、測定が指示された場合はステップＳ１０２へ移行し、測定が指示されていない場合はステップＳ１１２へ移行する。

【0033】

ステップＳ１０２では荷重情報の測定を開始する。まず、ユーザー３２が測定台１４に載っていない状態の出力、すなわち無負荷状態の出力であるゼロ点を測定した後、測定開始可能である旨を表示部２０に表示させる。例えば「０．０ｋｇ」を表示部２０に表示させる。これにより、図４（Ａ）に示すように、ユーザー３２は、足を測定台１４に載せた状態で椅子３４に座る。バランス能力測定装置１０は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ユーザー３２が椅子３４から立ち上がるまでの立ち上がり動作期間に荷重情報を測定し、測定した荷重情報に基づいて、ユーザー３２のバランス能力に関するバランス能力評価値を算出する。

【0034】

次に、荷重情報の測定を開始するよう荷重測定回路２８に指示する。これにより、荷重測定回路２８は、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄで測定された単位荷重データ及び荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄの各々で測定された単位荷重データを合算した荷重データを含む荷重情報を予め定めたサンプリング間隔ｔでコントローラ１８に送信する。

【0035】

ステップＳ１０４では、荷重測定回路２８から送信された荷重情報を受信し、タイマ２４で取得した現在時刻と対応付けてメモリ１８Ｄに記憶する。

【0036】

ステップＳ１０６では、荷重が安定したか否かを判定し、荷重が安定した場合はステップＳ１０８へ移行し、荷重が安定していない場合はステップＳ１０４へ戻る。

【0037】

荷重が安定したか否かは、例えば荷重の変動が予め定めた一定範囲内になったか否かによって判定する。また、現在から過去の予め定めた期間に測定された荷重データのばらつきを表す値、例えば標準偏差又は分散を算出し、算出した標準偏差又は分散が予め定めた閾値以下であるか否かを判定することにより、荷重が安定したか否かを判定するようにしてもよい。

【0038】

ステップＳ１０８では、荷重情報の測定を停止するよう荷重測定回路２８に指示する。これにより、荷重測定回路２８は、荷重情報の測定を停止し、コントローラ１８に対する荷重情報の送信を停止する。

【0039】

ステップＳ１１０では、図５に示すバランス能力評価値算出処理を実行する。

【0040】

ステップＳ１１２では、電源オフが指示されたか否かを判断し、電源オフが指示された場合はステップＳ１１４へ移行し、電源オフが指示されていない場合は、ステップＳ１００へ移行して上記と同様の処理を実行する。

【0041】

ステップＳ１１４では、図示しない電源をオフして本ルーチンを終了する。

【0042】

図５のステップＳ２００では、測定した荷重データに基づいて立ち上がり動作期間を設定する。図６には、体重が約８０ｋｇのユーザーについて測定した荷重データの一例を示した。縦軸の荷重（ｋｇ）は、４個の荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄで測定された単位荷重データを合算した値である。

【0043】

図６の破線で示すポイントＰ１は、図４（Ａ）に示すようにユーザー３２が椅子３４に座った状態から立ち上がり動作を開始しようとしたポイントであり、一瞬荷重が軽くなるポイントである。また、図６の破線で示すポイントＰ２は、図４（Ｂ）に示すように、ユーザー３２の臀部が椅子３４から離れたポイントであり測定台１４に荷重が最も大きく加わるポイントである。また、図６の破線で示すポイントＰ３は、図４（Ｃ）に示すように、ユーザー３２が椅子３４から立ち上がって立位姿勢が安定し、荷重が安定したポイントである。このポイントＰ３で測定された荷重がユーザー３２の体重となる。

【0044】

本実施形態では、一例としてポイントＰ２からポイントＰ３までを立ち上がり動作期間として設定するが、ポイントＰ１からポイントＰ３までを立ち上がり動作期間として設定してもよい。

【0045】

ステップＳ２００では、メモリ１８Ｄに記憶された荷重データを参照し、荷重が最も大きく加わるポイントＰ２及び荷重が安定するポイントＰ３を特定する。

【0046】

具体的には、ポイントＰ２は、例えば測定した荷重データのうち値が最も大きいポイントを検出すればよい。また、ポイントＰ３は、例えばポイントＰ２の後に測定された荷重データについて予め定めた期間毎に荷重データの標準偏差又は分散を求め、求めた標準偏差又は分散が最初に予め定めた閾値以下となるポイントを検出すればよい。

【0047】

このようにして、ポイントＰ２からポイントＰ３までを立ち上がり動作期間として設定する。なお、立ち上がり動作期間をポイントＰ１からポイントＰ３までとした場合は、ポイントＰ１は、例えば測定した荷重データのうち値が最も小さいポイントを検出すればよい。

【0048】

ステップＳ２０２では、ユーザーの荷重の変化を表す荷重変化情報として、荷重データの単位時間当たりの変化量を算出する。具体的には、立ち上がり動作期間にサンプリング間隔ｔで測定されたｎ個の荷重データをＷ_１、Ｗ_２、・・・Ｗ_ｎ（ｋｇ）、荷重データの単位時間当たりの変化量をｖＷ_１、ｖＷ_２、・・・ｖＷ_ｎ−１（ｋｇ／ｓｅｃ）として、ｖＷ_１＝（Ｗ_２−Ｗ_１）／ｔ、ｖＷ_２＝（Ｗ_３−Ｗ_２）／ｔ、・・・ｖＷ_ｎ−１＝（Ｗ_ｎ−Ｗ_ｎ−１）／ｔを算出する。

【0049】

ステップＳ２０４では、左右変位情報として、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量を算出する。具体的には、まず、立ち上がり動作期間のｎ個のサンプリング点において荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄにより測定された単位荷重データに基づいて、左右方向の変位をｎ個のサンプリング点について各々算出する。

【0050】

具体的には以下のように算出する。なお、本実施形態では、図７に示すように、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて等間隔で測定台１４に配置されている場合について説明する。また、本実施形態では、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を前後方向とする。すなわち、ユーザー３２は、足の爪先と踵を結ぶ線がＹ軸方向を向くように測定台１４に両足を載せてバランス能力評価値を測定するものとする。

【0051】

次に、荷重センサ３０Ａ（荷重センサ３０Ｂ）と荷重センサ３０Ｃ（荷重センサ３０Ｄ）とのＸ軸方向の距離をＬｘ（ｍｍ）、荷重センサ３０Ａ（荷重センサ３０Ｃ）と荷重センサ３０Ｂ（荷重センサ３０Ｄ）とのＹ軸方向の距離をＬｙ（ｍｍ）、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄで測定された単位荷重データをそれぞれＷＡ_ｉ、ＷＢ_ｉ、ＷＣ_ｉ、ＷＤ_ｉとして、立ち上がり動作期間のｎ個のサンプリング点における左右方向の変位ＤＸ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎ）を次式により算出する。なお、図７に示すように、Ｘ軸とＹ軸の交点、すなわち原点（０，０）は、荷重センサ３０Ａ〜３０Ｄの中心である。

【0052】

ＤＸ_ｉ＝Ｌｘ×（−ＷＡ_ｉ−ＷＢ_ｉ＋ＷＣ_ｉ＋ＷＤ_ｉ）／Ｗ_ｉ ・・・（１）

【0053】

ここで、Ｗ_ｉは、単位荷重データＷＡ_ｉ、ＷＢ_ｉ、ＷＣ_ｉ、ＷＤ_ｉを合算した総荷重を表す荷重データである。

【0054】

そして、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量をｖＤＸ_１、ｖＤＸ_２、・・・ｖＤＸ_ｎとして、ｖＤＸ_１＝（ＤＸ_２−ＤＸ_１）／ｔ、ｖＤＸ_２＝（ＤＸ_３−ＤＸ_２）／ｔ、・・・ｖＤＸ_ｎ−１＝（ＤＸ_ｎ−ＤＸ_ｎ−１）／ｔ（ｍｍ／ｓｅｃ）を算出する。

【0055】

ステップＳ２０６では、荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値として、ステップＳ２０２で算出した荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖを次式により算出する。

【0056】

ｖＷａｖ＝（｜ｖＷ_１｜＋｜ｖＷ_２｜＋・・・｜ｖＷ_ｎ−１｜）／（ｎ−１） ・・・（２）

【0057】

なお、荷重データの単位時間当たりの変化量の代表値は、平均値に限られるものではなく、例えば重み付き平均値、中心値、標準偏差、及び分散等でもよい。

【0058】

ステップＳ２０８では、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値として、ステップＳ２０２で算出した左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖを次式により算出する。

【0059】

ｖＤＸａｖ＝（｜ｖＤＸ_１｜＋｜ｖＤＸ_２｜＋・・・｜ｖＤＸ_ｎ−１｜）／（ｎ−１） ・・・（３）

【0060】

なお、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値は、平均値に限られるものではなく、例えば重み付き平均値、中心値、標準偏差、及び分散等でもよい。

【0061】

ステップＳ２１０では、ステップＳ２０６で算出した荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖと、ステップＳ２０８で算出した左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖと、に基づいて、バランス能力評価値Ｂを次式により算出する。

【0062】

Ｂ＝ｖＤＸａｖ／ｖＷａｖ ・・・（４）

【0063】

このように、本実施形態では、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖを、荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖで除算した値をバランス能力評価値Ｂとしている。

【0064】

左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖが大きい場合は、左右にふらつきながら又は片側に寄りながら立ち上がっていることが想定され、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖが小さい場合は、左右の動きが小さく、真っ直ぐ立ち上がっていることが想定される。

【0065】

また、荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖが大きい場合は、力強く且つ素早く立ち上がっていることが想定され、荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖが小さい場合は、ゆっくり立ち上がっていることが想定される。従って、バランス能力評価値Ｂが大きいほどバランスが悪いと言える。

【0066】

仮にバランス能力を左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖのみで評価する場合、素早く立ち上がった場合も大きめの値となる。これは、上記（１）式で示すように、左右方向の変位ＤＸ_ｉは、単位荷重データＷＡ_ｉ〜ＷＤ_ｉに基づいて算出しており、素早く立ち上がった場合は荷重の変動も大きいためである。従って、例えば運動部の大学生のように、バランス能力が高いユーザーの場合は、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖのみで評価すると、バランス能力が高いにも拘わらず、バランス能力が低いと評価されてしまう。

【0067】

これに対して、本実施形態では、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖを、荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖで除算した値をバランス能力評価値Ｂとしている。荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖは上下方向の荷重変動を表していると言えるため、荷重変動の影響を除去してバランス能力評価値を算出することができる。このため、精度良くバランス能力を評価することができる。

【0068】

また、例えば要介護の高齢者のようにバランス能力が低いユーザーの場合、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖは大きくなり、荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖは小さくなるのが通常である。従って、バランス能力評価値Ｂはかなり大きな値となり、上記（４）式によりバランス能力評価値Ｂを算出することが妥当であることが判る。

【0069】

このように、本実施形態では、ユーザーの左右方向の変動を表す左右方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＸａｖと、ユーザーの上下方向の変動を表す荷重データの単位時間当たりの変化量の平均値ｖＷａｖと、を用いてバランス能力評価値Ｂを算出するため、精度良くバランス能力を評価することができる。

【0070】

また、測定台１４と椅子３４を置くスペースがあればバランス能力を測定でき、立ち上がるという日常動作を行うだけでバランス能力を測定できるため、省スペース且つ簡単にバランス能力を測定できる。

【0071】

また、バランス能力が低い人は転倒する可能性が高いが、本実施形態で算出されるバランス能力評価値によりバランス能力を把握することで転倒の可能性を予測することができる。

【0072】

また、本実施形態で算出されるバランス能力評価値によりバランス能力を把握することでバランス能力に応じて効率よくトレーニングを行うことができる。

【0073】

なお、バランス能力評価値Ｂの算出式は、上記（４）式に限られるものではない。例えば、バランス能力評価値Ｂの算出式に、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量を加えても良い。

【0074】

具体的には、バランス能力評価値Ｂを次式により算出する。

【0075】

Ｂ＝（ｖＤＸａｖ／ｖＷａｖ）×α＋ｖＤＹａｖ×β ・・・（５）

【0076】

ここで、α、βは予め定めた係数であり、例えば多数の被験者に対してバランス能力評価値を測定した結果に基づいて定める。なお、（５）式ではα、βを乗算しているが、加算等の他の演算を用いても良い。また、ｖＤＹａｖは、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量であり、次のように求める。

【0077】

具体的には、まず立ち上がり動作期間のｎ個のサンプリング点における前後方向の変位ＤＹ_ｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎ）を次式により算出する。

【0078】

ＤＹ_ｉ＝Ｌｙ×（ＷＡ_ｉ−ＷＢ_ｉ−ＷＣ_ｉ＋ＷＤ_ｉ）／Ｗ_ｉ ・・・（６）

【0079】

次に、立ち上がり動作期間のｎ個のサンプリング点の前後方向の変位をＤＹ_１、ＤＹ_２、・・・ＤＹ_ｎ、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量をｖＤＹ_１、ｖＤＹ_２、・・・ｖＤＹ_ｎとして、ｖＤＹ_１＝（ＤＹ_２−ＤＹ_１）／ｔ、ｖＤＹ_２＝（ＤＹ_３−ＤＹ_２）／ｔ、・・・ｖＤＹ_ｎ−１＝（ＤＹ_ｎ−ＤＹ_ｎ−１）／ｔ（ｍｍ／ｓｅｃ）を算出する。

【0080】

次に、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値として、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＹａｖを次式により算出する。

【0081】

ｖＤＹａｖ＝（｜ｖＤＹ_１｜＋｜ｖＤＹ_２｜＋・・・｜ｖＤＹ_ｎ−１｜）／（ｎ−１） ・・・（７）

【0082】

なお、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の代表値は、平均値に限られるものではなく、例えば重み付き平均値、中心値、標準偏差、及び分散等でもよい。

【0083】

ここで、椅子３４に座った状態から立ち上がり動作を行うと前方向に重心は移動する。バランス能力が低い場合は、前後の動きを伴って立ち上がるため、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＹａｖは大きくなる。また、バランス能力が高い場合はスムーズに重心移動がなされるため、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＹａｖは小さくなる。

【0084】

また、筋力が低い人（主に高齢者など）は足の力だけでは立ち上がれず、上半身を大きく動かし、その反動で立ち上がることがあり、この場合も前後方向の動きは大きくなる。

【0085】

このように上半身を大きく動かして立ち上がり動作を行った場合、筋力が低く姿勢制御が難しいためバランス能力が低い、と考えられる。

【0086】

何れの場合も前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＹａｖが大きい場合はバランス能力が低いということになる。このため、バランス能力評価値の算出に、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量の平均値ｖＤＹａｖを加えることで、更に精度良くバランス能力評価値を測定することができる。

【0087】

また、例えば、バランス能力評価値Ｂの算出式に、立ち上がり動作期間を加えても良い。

【0088】

具体的には、立ち上がり動作期間をＳＴとして、バランス能力評価値Ｂを次式により算出する。

【0089】

Ｂ＝（ｖＤＸａｖ／ｖＷａｖ）×α＋ＳＴ×γ ・・・（８）

【0090】

ここで、γは予め定めた係数であり、例えば多数の被験者に対してバランス能力評価値を測定した結果に基づいて定める。なお、（８）式ではγを乗算しているが、加算等の他の演算を用いても良い。また、立ち上がり動作期間ＳＴは、例えば図６に示すポイントＰ３の時刻からポイントＰ２の時刻を減算することで求めることができる。

【0091】

立ち上がり動作期間ＳＴは、立ち上がり動作を開始してから立位姿勢で安定するまでの時間であり、立ち上がり動作期間ＳＴが長い場合は、立ち上がり動作を開始した後、立位姿勢を安定させるのに時間がかかっているということになり、バランス能力が低いと言える。一方、立ち上がり動作期間ＳＴが短い場合は、立ち上がり動作を開始後、直ぐに立位姿勢が安定したということになり、バランス能力が高いと言える。

【0092】

従って、上記（８）式のように、バランス能力評価値Ｂの算出式に、立ち上がり動作期間ＳＴを加えることにより、更に精度良くバランス能力を測定することができる。

【0093】

また、バランス能力評価値Ｂの算出式に、ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量及び立ち上がり動作期間ＳＴの両方を加えても良い。

【0094】

具体的には、バランス能力評価値Ｂを次式により算出する。

【0095】

Ｂ＝（ｖＤＸａｖ／ｖＷａｖ）×α＋ｖＤＹａｖ×β＋ＳＴ×γ ・・・（９）

【0096】

なお、（９）式ではα、β、γを乗算しているが、加算等の他の演算を用いても良い。

【0097】

このように、バランス能力評価値Ｂの算出式に、ユーザーの前後方向の変位の単位時間当たりの変化量及び立ち上がり動作期間ＳＴを加えることにより、更に精度良くバランス能力を測定することができる。

【0098】

なお、上記（５）、（８）、（９）式における係数α、β、γを、ユーザー３２のユーザー情報、例えば性別、年齢、及び体格（例えば身長及び体重の少なくとも１つを含む）の少なくとも一つを含む情報に基づいて重み付けしてもよい。これにより、更に精度良くバランス能力を測定することができる。

【0099】

また、本実施形態では、図１に示すように、表示ユニット１２と測定台１４とが別体の場合について説明したが、表示ユニット１２と測定台１４とを一体化した構成としてもよい。

【0100】

また、本実施形態では、左右方向に２個、前後方向に２個の合計４個の荷重センサを設けた場合について説明したが、これに限られるものではない。荷重センサは、左右方向の変位の単位時間当たりの変化量のみを用いてバランス能力評価値を算出する場合は左右方向に２個備えていればよく、さらに、前後方向の変位の単位時間当たりの変化量を加えてバランス能力評価値を算出する場合は、前後方向に荷重センサを少なくとも１個加えて合計で３個以上備えていればよい。

【0101】

また、例えば携帯電話、スマートフォン、及びタブレット端末等の携帯端末、パーソナルコンピュータ等を表示ユニット１２に適用してもよい。この場合、測定台１４に通信機能を設け、測定台１４から携帯端末又はパーソナルコンピュータへ荷重情報を送信する。携帯端末又はパーソナルコンピュータでは、測定台１４から送信された荷重情報を受信して取得すると共に図３に示すバランス能力測定プログラムを実行する。これにより、携帯端末又はパーソナルコンピュータをバランス能力測定装置として機能させることができる。

【符号の説明】

【0102】

１０ バランス能力測定装置
１２ 表示ユニット
１４ 測定台
１６ 通信ケーブル
１８ コントローラ
２０ 表示部
２２ 操作部
２４ タイマ
２６ 通信部
２８ 荷重測定回路
３０Ａ〜３０Ｄ 荷重センサ
３２ ユーザー
３４ 椅子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】