圧力分布測定センサ装置
【課題】被計測者の歩行に関する運動能力を容易に判断する。
【解決手段】重心軌跡算出部１３１の軌跡算出部１３５が、圧力分布センサ１１上におけるローテーション動作状態の被計測者の重心位置の軌跡を算出する。安定輪郭抽出部１４１の抽出部１４２が、重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ１１上において閉曲線となる安定輪郭を抽出する。
【解決手段】重心軌跡算出部１３１の軌跡算出部１３５が、圧力分布センサ１１上におけるローテーション動作状態の被計測者の重心位置の軌跡を算出する。安定輪郭抽出部１４１の抽出部１４２が、重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ１１上において閉曲線となる安定輪郭を抽出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加齢、病気及びケガなどにより歩行に関する運動能力が低下している患者に対して、運動能力を回復させる運動プログラムを提供するにあたって、当該患者の運動能力を判断するために用いられる圧力分布測定センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢、病気及びケガなどにより歩行に関する運動能力が低下している患者の運動能力を回復させるため、ロードセルを用いて患者が自身の立位状態における重心位置を確認しつつ、指示された重心位置と一致するように自身の重心位置を移動させる訓練を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２７５３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、患者の運動能力によって訓練内容を変えていないため、当該患者の運動能力を回復させるのに適切な訓練が行われていない可能性がある。この点、指導員が患者に様々な動作を指示することによって患者の運動能力を把握した後に、当該患者の運動能力を回復させる運動プログラムを指示することが行われているが、患者の運動能力の把握は、指導員の長年の経験に基づいてなされるため、患者の運動能力を正確に把握することが難しい。
【０００５】
本発明の主たる目的は、被計測者に関する運動能力を容易に把握することができる圧力分布測定センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力分布測定センサ装置は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサと、被計測者が前記圧力分布センサに支持されるときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、前記圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡を算出する重心軌跡算出手段と、前記重心位置の軌跡に基づいて、前記圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭を抽出する安定輪郭抽出手段とを備えている。
【０００７】
上記構成によれば、圧力分布センサ上で揺動する被計測者の重心位置の軌跡を算出し、その軌跡に応じた領域に基づいて安定輪郭を抽出することができる。これにより、被計測者の運動能力を示す被計測者の動作に応じた安定輪郭を抽出することができ、計測者が被計測者の運動能力状態を容易に把握することができる。
【０００８】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置は、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭を算出する外輪郭算出手段と、前記外輪郭と前記安定輪郭とを比較する比較手段とをさらに備えるものであってもよい。
【０００９】
上記構成によれば、被計測者の静止状態での荷重領域に基づく外輪郭を算出し、該外輪郭と安定輪郭とを比較することができる。これにより、計測者が正確に運動能力状態を把握することができる。
【００１０】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置は、前記圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示を行う指示手段をさらに備えることを特徴とするものであってもよい。
【００１１】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。
【００１２】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置の前記指示手段が指示する前記所定の動作は、ローテーション動作であることを特徴とするものであってもよい。
【００１３】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示すと共に、容易な動作であるローテーション動作を指示することができるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の圧力分布測定センサ装置１の概略構成を示す外観図である。図２は、圧力分布測定センサ装置１の機能ブロック図である。
【００１５】
圧力分布測定センサ装置１は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサ１１を有している。圧力分布測定センサ装置１は、被計測者が圧力分布センサ１１上で所定動作を行わせたときの当該被計測者の重心位置の軌跡を算出し、重心位置の軌跡に基づく安定輪郭を抽出するものである。指導者は、圧力分布測定センサ装置１によって抽出された被計測者の安定輪郭に基づいて、被計測者の歩行に関する運動能力を把握する。尚、安定輪郭については後述する。
【００１６】
図１に示すように、圧力分布測定センサ装置１は、シート状の圧力分布センサ１１と、圧力分布センサ１１に接続された圧力検出部１２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）２０と、圧力検出部１２とパソコン２０とを接続する接続ユニット４０とを備えている。接続ユニット４０は、インターフェースボックス４５及びインターフェースケーブル４６を含んでおり、その両端が圧力検出部１２及びパソコン２０の各入出力インターフェース（図示しない）に接続されている。
【００１７】
圧力分布センサ１１は、多数の感圧センサ１１ａが格子状に配置された圧力検知領域を有している。圧力分布センサ１１の厚さは、約０．１〜０．２ｍｍである。被計測者がその上に立つための十分な剛性を有する検出板は必要ではなく、被計測者の両足は圧力分布センサ１１上に載せることができる。また、圧力分布センサ１１は、シート単体での使用も可能であるが、シートの保護の観点から、ゴムシートを緩衝用に積層してもよい。また、床上へのセッティングを容易にする目的でセンサを保持するアルミなどの金属製や樹脂製の板の上に積層してもよい。
【００１８】
圧力検出部１２は、多数の感圧センサ１１ａのそれぞれに接続されており、各感圧センサ１１ａの状態を検出する。本実施形態においては、各感圧センサ１１ａの状態は、それらに加えられる圧力に対応した０〜２５５のデジタル出力値によって表される。圧力検出部１２は、このデジタル出力値をパソコン２０に対して出力する。
【００１９】
パソコン２０は、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６と、制御部３０（図２参照）とを有している。ここで、制御部３０には、圧力分布測定センサ装置１に係る各種動作を制御する重心軌跡算出プログラム、安定輪郭抽出プログラム、及び、データ等が格納されたハードディスク、圧力分布測定センサ装置１の各部の動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭなどが含まれている。
【００２０】
制御部３０は、図２に示すように、重心軌跡算出部１３１と、安定輪郭抽出部１４１と、外輪郭算出部１５１と、結果解析部１６１と、報知制御部１７１とを有している。また、制御部３０には、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６とが接続されている。
【００２１】
重心軌跡算出部１３１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置（荷重状態）を検知し、被計測者の重心位置の軌跡を算出するものである。重心軌跡算出部１３１は、圧力分布データ記憶部１３２と、重心算出部１３３と、重心位置記憶部１３４と、軌跡算出部１３５と、重心軌跡記憶部１３６とを有している。
【００２２】
圧力分布データ記憶部１３２は、圧力検出部１２から接続ユニット４０を介してパソコン２０に送信された圧力分布データを記憶するものである。圧力分布データ記憶部１３２には、圧力分布センサ１１に格子状に配置された多数の感圧センサ１１ａ毎に、計測時間内におけるサンプル時間おきの圧力分布データが記憶されている。つまり、各サンプル時間に対応する１つの検知時刻における多数の感圧センサ１１ａの圧力分布データが、検知時刻の数だけ記憶されている。従って、この圧力分布データに基づいて、各感圧センサ１１ａで検知される圧力の時間的な変化を把握することができる。また、圧力分布センサ１１で検出される圧力分布の時間的な変化を検知することができる。
【００２３】
重心算出部１３３は、圧力分布データ記憶部１３２に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ１１上の被計測者の重心位置を算出するものである。
【００２４】
重心算出部１３３における重心位置の算出方法について、図３を参照して説明する。図３は、所定時間において多数の感圧センサ１１ａで検知される圧力分布データを示している。本実施形態の圧力分布センサ１１では、多数の感圧センサ１１ａが、Ｘ軸方向（図中左右方向）にｍ＋１列に配置されていると共に、Ｙ軸方向（図中上下方向）にｎ＋１列に配置されている。従って、多数の感圧センサ１１ａは、（ｍ＋１）×（ｎ＋１）の格子状に配置されている。
【００２５】
また、図３では、各感圧センサ１１ａで検知された圧力データが記号で示されている。例えば、Ｘ軸方向にはｕ列目であって且つＹ軸方向にはｖ列目に対応する感圧センサ１１ａによって検知される圧力データは、ａ（ｕ、ｖ）（但し、ｕは０以上ｍ以下の整数、ｖは０以上ｎ以下の整数）と表されている。
【００２６】
この場合のＸ軸方向の重心位置Ｃｆｘは、次式で算出される。
【数１】
【００２７】
また、Ｙ軸方向の重心位置Ｃｆｙは、次式で算出される。
【数２】
【００２８】
図２に戻って、重心位置記憶部１３４は、重心算出部１３３が算出した重心位置を記憶するものである。重心位置記憶部１３４には、上述のように、算出されたＸ軸方向の重心位置、Ｙ軸方向の重心位置、及び、重心位置に対応する検知時刻、が関連付けられて記憶される。
【００２９】
軌跡算出部１３５は、重心位置記憶部１３４に記憶される検知時刻毎の重心位置から重心位置の軌跡を算出する。
【００３０】
ここで、図４を参照して、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡について説明する。図４は被計測者の重心位置の軌跡を説明するための図であり、図中に仮想線示された足形１１０は、圧力分布センサ１１上に配置された被計測者の足の配置位置を示している。また、図中の渦巻き状の線は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡１１１である。
【００３１】
本実施の形態において、上述の検知時刻毎の圧力分布データは、被計測者に所定の動作を行わせている状態で計測される。具体的に、被計測者は、圧力分布センサ１１上で直立し、足元は動かさず、足元から鉛直方向を軸として頭が円を描くように所定時間動作するように指示される。即ち、被計測者は、圧力分布センサ１１上で足元を中心に身体が逆円錐を描くように動作する。以下、このような動作をローテーション動作と称す。被計測者がローテーション動作を行う所定時間において圧力分布データが所定周期毎に計測される。
【００３２】
尚、計測時において、被計測者が行う所定の動作はローテーション動作に限定されることはない。
【００３３】
また、本実施の形態において、上述の動作の指示は、圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１に指示内容が表示されるようになっているが、これに限定されるものではない。ディスプレイ２１における所定の動作を指示する表示態様については後述する。
【００３４】
被計測者が上述のような動作を行う際に計測された所定周期毎の圧力分布データから所定周期毎の重心位置の座標が算出された後、軌跡算出部１３５は、所定周期毎の重心位置座標を時系列順に直線で接続することで、直線が渦巻き状に折れ曲がって構成された重心位置の軌跡１１１を算出する。尚、本実施の形態では、重心位置の軌跡１１１は、被計測者が圧力分布センサ１１上において静止している場合の重心位置から開始されるものである。以下、重心位置の軌跡１１１の開始位置を、圧力分布センサ１１の中心とする。
【００３５】
重心軌跡記憶部１３６は、算出された重心位置の軌跡１１１を記憶するものである。
【００３６】
安定輪郭抽出部１４１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡１１１から、安定輪郭を抽出し、記憶するものである。安定輪郭抽出部１４１は、抽出部１４２と、抽出結果記憶部１４３とを有している。
【００３７】
抽出部１４２は、重心軌跡記憶部１３６に記憶される重心位置の軌跡から、図５に示すような安定輪郭１１３を抽出するものである。図５は安定輪郭１１３、及び、後述の外輪郭１１２を説明するための図であり、図中の安定輪郭１１３は、圧力分布センサ１１上における安定輪郭１１３を示している。抽出結果記憶部１４３は、抽出された安定輪郭１１３を記憶するものである。
【００３８】
ここで、『安定輪郭』とは、算出された重心位置の軌跡の特徴を１つの閉曲線で示したものである。即ち、安定輪郭は、被計測者の重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ１１上で閉曲線となるように抽出されるものである。安定輪郭に囲まれた領域は、圧力分布センサ１１上において、少なくとも重心位置の軌跡の一部を含む。本実施の形態における安定輪郭１１３は、図５に示すように、被計測者の重心位置の軌跡１１１のうちの最も外側に形成される軌跡を抽出して構成されるものである。具体的には、重心位置の軌跡１１１の開始位置と、重心位置の軌跡１１１の終了位置（最終計測位置）とが線分で接続され、最も外側の輪郭のみが選択されて、安定輪郭が抽出される。
【００３９】
外輪郭算出部１５１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の荷重領域から、外輪郭１１２を算出し、記憶するものである。外輪郭算出部１５１は、算出部１５２と、外輪郭記憶部１５３とを有している。
【００４０】
算出部１５２は、図５に示すような外輪郭１１２を算出するものである。ここで、『外輪郭』とは、被計測者の荷重領域の特徴を閉曲線で示したものである。即ち、外輪郭は、圧力分布センサ１１上における被計測者の荷重領域に基づいて、算出されるものである。外輪郭に囲まれた領域は、圧力分布センサ１１上において、少なくとも被計測者の荷重領域の一部を含む。本実施の形態において、被計測者の荷重領域は、被計測者が所定時間にローテーション動作を行った際に、圧力分布センサ１１が圧力を検出したすべての座標領域を示す。図５に示す外輪郭１１２は、１つの閉曲線となっているが、これに限定されず、複数の閉曲線から成るものであってもよい。また、被計測者の荷重領域は、被計測者が静止した状態で検出されるものであってもよい。
【００４１】
外輪郭記憶部１５３は、抽出された外輪郭１１２を記憶するものである。
【００４２】
結果解析部１６１は、抽出結果記憶部１４３に記憶される安定輪郭１１３を解析すると共に、安定輪郭１１３と外輪郭記憶部１５３に記憶される外輪郭１１２とを比較するものである。即ち、結果解析部１６１は、安定輪郭１１３の評価を行うものである。
【００４３】
具体的に、結果解析部１６１は、外輪郭１１２が有する面積に対する安定輪郭１１３が有する面積の割合（以下、安定輪郭割合）を算出し、図６に示すように、その算出結果を分類することで総合的な安定度を評価する。例えば、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３３％未満の場合は、「狭い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３３％以上で３８％未満の場合は、「やや狭い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３８％以上で４３％未満の場合は、「平均的」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が４３％以上で４８％未満の場合は、「やや広い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が４８％以上である場合は、「広い」に分類する。結果解析部１６１は、分類が「狭い」ほど安定度が低いと評価し、分類が「高い」ほど安定度が高いと評価する。
【００４４】
また、結果解析部１６１は、安定輪郭１１３の形状がどの程度正円に近いかを評価する。具体的に、結果解析部１６１は、圧力分布センサ１１の中心から、上下左右方向及びこれら間の斜め方向の八方向への安定輪郭１１３までの距離のばらつきを解析する。即ち、この八方向と、安定輪郭１１３とが交わる点までの夫々の距離を算出する。そして、最大距離から最小距離を減算した結果が小さいほど正円に近いと評価する。
【００４５】
さらに、結果解析部１６１は、上記八方向における中心から外輪郭１１２までの距離に対する中心から安定輪郭１１３までの距離の割合を算出して、各方向の安定度を評価する。この割合が小さいほど安定度が低いと評価し、割合が大きいほど安定度が高いと評価する。
【００４６】
図２に戻って、報知制御部１７１は、被計測者を圧力分布センサ１１上でローテーション動作をとらせる指示内容と、安定輪郭１１３に基づく安定輪郭画像２１３と、外輪郭１１２に基づく外輪郭画像２１２と、結果解析部１６１による評価内容とをディスプレイ２１に表示させるものである。
【００４７】
具体的に、ディスプレイ２１に表示される上記内容の表示態様を図７及び図８を用いて説明する。図７は、被計測者にローテーション動作をとらせるための指示内容を示すディスプレイ２１の正面図であり、図８は、安定輪郭画像２１３、外輪郭画像２１２、及び、結果解析部１６１による評価内容を示すディスプレイ２１の正面図である。
【００４８】
図７に示すように、測定開始時において、ディスプレイ２１に被測定者にローテーション動作させるための指示内容表示画面が表示されるようになっている。具体的に、指示内容表示画面には、指示テキスト画像２１４、ローテーション動作説明画像２１５、及び、ローテーション動作回転方向画像２１６が表示される。
【００４９】
指示テキスト画像２１４は、「前を向いたまま指示があるまで身体全体を時計回りに回転させてください。」という文字列を示すテキスト画像である。ローテーション動作説明画像２１５は、ローテーション動作の方法を説明する画像である。ローテーション動作回転方向画像２１６は、ローテーション動作の回転方向を説明する画像である。図示しないが、図７に示すローテーション動作とは逆方向の指示内容表示画面についても表示されるようになっている。
【００５０】
これらの画像が表示されることにより、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。例えば、本計測に慣れていない計測者であってもローテーション動作を正確に被計測者に指示できるようになっている。また、指示内容表示画面を被計測者に対して提示する場合、被計測者はローテーション動作をどのように行えばよいかを容易に理解することができるようになっている。
【００５１】
また、図８に示すように、測定終了後において、ディスプレイ２１に被測定者にローテーション動作させるための評価内容表示画面が表示されるようになっている。具体的に、評価内容表示画面には、外輪郭画像２１２、安定輪郭画像２１３、結果コメント画像２１７、及び、評価コメント画像２１８が表示される。
【００５２】
外輪郭画像２１２は、外輪郭１１２を画像として描画したものである。安定輪郭画像２１３は、安定輪郭１１３を画像として描画したものである。図８に示すように、外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３は、ディスプレイ２１の左上部に表示される。安定輪郭画像２１３は、被測定者がローテーション動作を時計回りに行った場合と、反時計回りに行った場合との両方が表示されるようになっている。外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３は、重ね合わされて表示されるため、比較が容易にできるようになっている。
【００５３】
外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３の右方には、結果コメント画像２１７が表示される。結果コメント画像２１７は、外輪郭１１２及び安定輪郭１１３の面積と、外輪郭１１２に対する安定輪郭１１３の割合と、その割合の評価とを示すものである。安定輪郭１１３の面積と、外輪郭１１２に対する安定輪郭１１３の割合と、その割合の評価とは、被測定者がローテーション動作を時計回りに行った場合と、反時計回りに行った場合との両方が表示されるようになっている。
【００５４】
外輪郭画像２１２、安定輪郭画像２１３、及び、結果コメント画像２１７の下方には、評価コメント画像２１８が表示される。評価コメント画像２１８は、結果解析部１６１が解析した結果に基づく被測定者へのアドバイスが表示されるようになっている。具体的に、評価コメント画像２１８は、総合的な安定度、安定輪郭１１３の形状がどの程度正円に近いかの評価、及び、各方向の安定度を示した上で、対応するコメントを表示するようになっている。
【００５５】
次に、図９を参照しつつ圧力分布測定センサ装置１の動作について説明する。図９は、圧力分布測定センサ装置１の動作を示すフローチャートである。計測が開始されると、まず、報知制御部１７１によって、被計測者に対して圧力分布センサ１１上でローテーション動作を行うことを指示する指示内容表示画面がディスプレイ２１に表示される（ステップＳ１０１）。
【００５６】
次に、被計測者がローテーション動作を開始したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。具体的に、所定以上の圧力分布データの変化があったが否かが計測され、所定以上の圧力分布データの変化があった場合、被計測者がローテーション動作を開始したと判定される。ローテーション動作を開始していないと判定された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理を繰り返し行うことで、被計測者によってローテーション動作が開始されるのを待機する。
【００５７】
一方、被計測者がローテーション動作を開始したと判定された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、その時の圧力分布データ、および、圧力分布データの検知時刻が記憶される（ステップＳ１０３）。その後、所定時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ１０４）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、前回の圧力分布データの検知時刻から所定周期が経過したか否かが判定される（ステップＳ１０５）。所定周期が経過しない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０５の処理が繰り返されて、所定周期が経過するまで待機状態となる。一方、所定周期が経過した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００５８】
一方、ステップＳ１０４の処理において所定時間が経過したと判定された場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、１回分のローテーション動作が完了したとして、その旨報知し、重心位置の軌跡を算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、圧力分布データから、各検知時刻における重心位置を算出した後、重心位置の軌跡を算出する。
【００５９】
そして、重心位置の軌跡から安定輪郭を抽出する（ステップＳ１０７）。その後、ローテーション動作の逆方向（反時計回り）について測定済みであるか否かが判定される（Ｓ１０８）。ローテーション動作の逆方向について測定済みでない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０７の処理を繰り返す。この場合、ステップＳ１０１で表示する指示内容表示画面の示すローテーション動作は反時計回りのものである。
【００６０】
一方、ローテーション動作の逆方向について測定済みである場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、圧力分布データから外輪郭を算出すると共に、外輪郭、及び、安定輪郭について結果解析が行われる（ステップＳ１０９）。その後、評価内容表示画面がディスプレイ２１に表示され（ステップＳ１１０）、当該計測が終了される。
【００６１】
尚、上記フローチャートにおける処理の順序等は、これに限定されるものではない。例えば、重心位置の軌跡の算出（ステップＳ１０６）、及び、安定輪郭の抽出（ステップＳ１０７）は、２回のローテーション動作（時計回り、反時計回り）の圧力分布データ測定後に実行されるものであってもよい。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサ（圧力分布センサ１１）と、被計測者が圧力分布センサに支持されるときに、圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡（重心位置の軌跡１１１）を算出する重心軌跡算出手段（重心軌跡算出部１３１等）と、重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭（安定輪郭１１３）を抽出する安定輪郭抽出手段（安定輪郭抽出部１４１等）とを備える構成にされている。
【００６３】
上記構成によれば、圧力分布センサ上で揺動する被計測者の重心位置の軌跡を算出し、その軌跡に応じた領域に基づいて安定輪郭を抽出することができる。これにより、被計測者の運動能力を示す被計測者の動作に応じた安定輪郭を抽出することができ、計測者が被計測者の運動能力状態を容易に把握することができる。
【００６４】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭（外輪郭１１２）を算出する外輪郭算出手段（外輪郭算出部１５１）と、外輪郭と安定輪郭とを比較する比較手段（結果解析部１６１等）とをさらに備える構成にされている。
【００６５】
上記構成によれば、被計測者の静止状態での荷重領域に基づく外輪郭を算出し、該外輪郭と安定輪郭とを比較することができる。これにより、計測者が正確に運動能力状態を把握することができる。
【００６６】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示（図７に示す指示内容表示画面）を行う指示手段（ディスプレイ２１等）をさらに備える構成にされている。
【００６７】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１の指示内容表示画面に表示される所定の動作は、ローテーション動作である。
【００６９】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示すと共に、容易な動作であるローテーション動作を指示することができるようになっている。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、以下の構成を上述の実施の形態における構成に加えて、或いは重複して備えていても良い。
【００７１】
例えば、本実施の形態において、上述の動作の指示は、圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１に指示内容が表示されるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、圧力分布測定センサ装置１がスピーカを備え、音声により指示を行うものであってもよいし、圧力分布測定センサ装置１にその旨のテキストが記載されるものであってもよい。また、指示は圧力分布測定センサ装置１によって行われるものに限定されることはない。また、例えば、測定者等により指示されるものとし、圧力分布測定センサ装置１のコストを抑えるようにしてもよい。
【００７２】
また、本実施の形態における安定輪郭は、図５に示すように、被計測者の重心位置の軌跡のうちの最も外側に形成される軌跡を抽出して構成されるものであるが、これに限定されることはない。例えば、圧力分布センサ１１上における中心（被計測者の静止状態での重心位置）から上下左右方向及びこれら間の斜め方向の八方向に対して、重心位置の軌跡の平均を取るものであってもよい。具体的に、安定輪郭は、上記八方向のそれぞれの方向において、重心位置の軌跡との交点の平均の座標を算出し、これらの座標を閉曲線となるように接続したものであってもよい。
【００７３】
また、例えば、安定輪郭は、重心位置の軌跡に対応する所定時間のうち、ある期間のもののみに基づいて抽出されるものであってもよい。例えば、具体的に、上記八方向のそれぞれの方向において、最後に通過した座標を算出し、これらの座標を閉曲線となるように接続したものであってもよい。
【００７４】
また、例えば、安定輪郭は、重心位置の軌跡が形成する閉空間の最大の輪郭を抽出するものであってもよい。
【００７５】
また、本実施の形態における外輪郭は、圧力分布センサ１１が圧力を検出したすべての座標領域の輪郭としたが、これに限定されることはない。例えば、外輪郭は、被計測者が静止した状態で検出された被計測者の荷重領域であってもよい。また、被計測者の足のうらを投影させた領域の輪郭であってもよいし、これに基づいて仮想的な閉曲線に形成したものであってもよい。
【００７６】
また、例えば、外輪郭は、以下のように算出するものであってもよい。外輪郭は、被計測者の荷重領域についてＹ軸方向に位置を変えながらＸ軸方向に走査し、１つのＹ軸成分についてＸ軸が最大の座標と最小の座標とを算出し、算出したすべての座標に関して被計測者の荷重領域をなぞるように閉曲線を形成するものであってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態における安定輪郭は、２回のローテーション動作について別々に抽出するものであったがこれに限定されることはない。例えば、２回のローテーション動作における２つの重心位置の軌跡から１つの安定輪郭を抽出するものであってもよい。この場合、評価内容表示画面において、１つの安定輪郭画像２１３が表示される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧力分布測定センサ装置の概略構成を示す外観図である。
【図２】図１の圧力分布測定センサ装置の機能ブロック図である。
【図３】図１に示す感圧センサで検知される圧力分布データを示す図である。
【図４】図１に示す圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の軌跡を説明するための図である。
【図５】安定輪郭、及び、外輪郭を説明するための図である。
【図６】安定輪郭の総合的な安定度の分類を説明するための図である。
【図７】指示内容表示画面を示すディスプレイの正面図である。
【図８】評価内容表示画面を示すディスプレイの正面図である。
【図９】図１に示す圧力分布測定センサ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 圧力分布測定センサ装置
１１ａ 各感圧センサ
１１ 圧力分布センサ
１１ａ 感圧センサ
１２ 圧力検出部
２０ パソコン
２１ ディスプレイ
２５ キーボード
２６ マウス
３０ 制御部
４０ 接続ユニット
４５ インターフェースボックス
４６ インターフェースケーブル
１１０ 足形
１１１ 重心位置の軌跡
１１２ 外輪郭
１１３ 安定輪郭
１３１ 重心軌跡算出部
１３２ 圧力分布データ記憶部
１３３ 重心算出部
１３４ 重心位置記憶部
１３５ 軌跡算出部
１３６ 重心軌跡記憶部
１４１ 安定輪郭抽出部
１４２ 抽出部
１４３ 抽出結果記憶部
１５１ 外輪郭算出部
１５２ 算出部
１５３ 外輪郭記憶部
１６１ 結果解析部
１７１ 報知制御部
２１２ 外輪郭画像
２１３ 安定輪郭画像
２１４ 指示テキスト画像
２１５ ローテーション動作説明画像
２１６ ローテーション動作回転方向画像
２１７ 結果コメント画像
２１８ 評価コメント画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加齢、病気及びケガなどにより歩行に関する運動能力が低下している患者に対して、運動能力を回復させる運動プログラムを提供するにあたって、当該患者の運動能力を判断するために用いられる圧力分布測定センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加齢、病気及びケガなどにより歩行に関する運動能力が低下している患者の運動能力を回復させるため、ロードセルを用いて患者が自身の立位状態における重心位置を確認しつつ、指示された重心位置と一致するように自身の重心位置を移動させる訓練を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２７５３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、患者の運動能力によって訓練内容を変えていないため、当該患者の運動能力を回復させるのに適切な訓練が行われていない可能性がある。この点、指導員が患者に様々な動作を指示することによって患者の運動能力を把握した後に、当該患者の運動能力を回復させる運動プログラムを指示することが行われているが、患者の運動能力の把握は、指導員の長年の経験に基づいてなされるため、患者の運動能力を正確に把握することが難しい。
【０００５】
本発明の主たる目的は、被計測者に関する運動能力を容易に把握することができる圧力分布測定センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力分布測定センサ装置は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサと、被計測者が前記圧力分布センサに支持されるときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、前記圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡を算出する重心軌跡算出手段と、前記重心位置の軌跡に基づいて、前記圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭を抽出する安定輪郭抽出手段とを備えている。
【０００７】
上記構成によれば、圧力分布センサ上で揺動する被計測者の重心位置の軌跡を算出し、その軌跡に応じた領域に基づいて安定輪郭を抽出することができる。これにより、被計測者の運動能力を示す被計測者の動作に応じた安定輪郭を抽出することができ、計測者が被計測者の運動能力状態を容易に把握することができる。
【０００８】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置は、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭を算出する外輪郭算出手段と、前記外輪郭と前記安定輪郭とを比較する比較手段とをさらに備えるものであってもよい。
【０００９】
上記構成によれば、被計測者の静止状態での荷重領域に基づく外輪郭を算出し、該外輪郭と安定輪郭とを比較することができる。これにより、計測者が正確に運動能力状態を把握することができる。
【００１０】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置は、前記圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示を行う指示手段をさらに備えることを特徴とするものであってもよい。
【００１１】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。
【００１２】
また、本発明の圧力分布測定センサ装置の前記指示手段が指示する前記所定の動作は、ローテーション動作であることを特徴とするものであってもよい。
【００１３】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示すと共に、容易な動作であるローテーション動作を指示することができるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の圧力分布測定センサ装置１の概略構成を示す外観図である。図２は、圧力分布測定センサ装置１の機能ブロック図である。
【００１５】
圧力分布測定センサ装置１は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサ１１を有している。圧力分布測定センサ装置１は、被計測者が圧力分布センサ１１上で所定動作を行わせたときの当該被計測者の重心位置の軌跡を算出し、重心位置の軌跡に基づく安定輪郭を抽出するものである。指導者は、圧力分布測定センサ装置１によって抽出された被計測者の安定輪郭に基づいて、被計測者の歩行に関する運動能力を把握する。尚、安定輪郭については後述する。
【００１６】
図１に示すように、圧力分布測定センサ装置１は、シート状の圧力分布センサ１１と、圧力分布センサ１１に接続された圧力検出部１２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）２０と、圧力検出部１２とパソコン２０とを接続する接続ユニット４０とを備えている。接続ユニット４０は、インターフェースボックス４５及びインターフェースケーブル４６を含んでおり、その両端が圧力検出部１２及びパソコン２０の各入出力インターフェース（図示しない）に接続されている。
【００１７】
圧力分布センサ１１は、多数の感圧センサ１１ａが格子状に配置された圧力検知領域を有している。圧力分布センサ１１の厚さは、約０．１〜０．２ｍｍである。被計測者がその上に立つための十分な剛性を有する検出板は必要ではなく、被計測者の両足は圧力分布センサ１１上に載せることができる。また、圧力分布センサ１１は、シート単体での使用も可能であるが、シートの保護の観点から、ゴムシートを緩衝用に積層してもよい。また、床上へのセッティングを容易にする目的でセンサを保持するアルミなどの金属製や樹脂製の板の上に積層してもよい。
【００１８】
圧力検出部１２は、多数の感圧センサ１１ａのそれぞれに接続されており、各感圧センサ１１ａの状態を検出する。本実施形態においては、各感圧センサ１１ａの状態は、それらに加えられる圧力に対応した０〜２５５のデジタル出力値によって表される。圧力検出部１２は、このデジタル出力値をパソコン２０に対して出力する。
【００１９】
パソコン２０は、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６と、制御部３０（図２参照）とを有している。ここで、制御部３０には、圧力分布測定センサ装置１に係る各種動作を制御する重心軌跡算出プログラム、安定輪郭抽出プログラム、及び、データ等が格納されたハードディスク、圧力分布測定センサ装置１の各部の動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭなどが含まれている。
【００２０】
制御部３０は、図２に示すように、重心軌跡算出部１３１と、安定輪郭抽出部１４１と、外輪郭算出部１５１と、結果解析部１６１と、報知制御部１７１とを有している。また、制御部３０には、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６とが接続されている。
【００２１】
重心軌跡算出部１３１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置（荷重状態）を検知し、被計測者の重心位置の軌跡を算出するものである。重心軌跡算出部１３１は、圧力分布データ記憶部１３２と、重心算出部１３３と、重心位置記憶部１３４と、軌跡算出部１３５と、重心軌跡記憶部１３６とを有している。
【００２２】
圧力分布データ記憶部１３２は、圧力検出部１２から接続ユニット４０を介してパソコン２０に送信された圧力分布データを記憶するものである。圧力分布データ記憶部１３２には、圧力分布センサ１１に格子状に配置された多数の感圧センサ１１ａ毎に、計測時間内におけるサンプル時間おきの圧力分布データが記憶されている。つまり、各サンプル時間に対応する１つの検知時刻における多数の感圧センサ１１ａの圧力分布データが、検知時刻の数だけ記憶されている。従って、この圧力分布データに基づいて、各感圧センサ１１ａで検知される圧力の時間的な変化を把握することができる。また、圧力分布センサ１１で検出される圧力分布の時間的な変化を検知することができる。
【００２３】
重心算出部１３３は、圧力分布データ記憶部１３２に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ１１上の被計測者の重心位置を算出するものである。
【００２４】
重心算出部１３３における重心位置の算出方法について、図３を参照して説明する。図３は、所定時間において多数の感圧センサ１１ａで検知される圧力分布データを示している。本実施形態の圧力分布センサ１１では、多数の感圧センサ１１ａが、Ｘ軸方向（図中左右方向）にｍ＋１列に配置されていると共に、Ｙ軸方向（図中上下方向）にｎ＋１列に配置されている。従って、多数の感圧センサ１１ａは、（ｍ＋１）×（ｎ＋１）の格子状に配置されている。
【００２５】
また、図３では、各感圧センサ１１ａで検知された圧力データが記号で示されている。例えば、Ｘ軸方向にはｕ列目であって且つＹ軸方向にはｖ列目に対応する感圧センサ１１ａによって検知される圧力データは、ａ（ｕ、ｖ）（但し、ｕは０以上ｍ以下の整数、ｖは０以上ｎ以下の整数）と表されている。
【００２６】
この場合のＸ軸方向の重心位置Ｃｆｘは、次式で算出される。
【数１】
【００２７】
また、Ｙ軸方向の重心位置Ｃｆｙは、次式で算出される。
【数２】
【００２８】
図２に戻って、重心位置記憶部１３４は、重心算出部１３３が算出した重心位置を記憶するものである。重心位置記憶部１３４には、上述のように、算出されたＸ軸方向の重心位置、Ｙ軸方向の重心位置、及び、重心位置に対応する検知時刻、が関連付けられて記憶される。
【００２９】
軌跡算出部１３５は、重心位置記憶部１３４に記憶される検知時刻毎の重心位置から重心位置の軌跡を算出する。
【００３０】
ここで、図４を参照して、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡について説明する。図４は被計測者の重心位置の軌跡を説明するための図であり、図中に仮想線示された足形１１０は、圧力分布センサ１１上に配置された被計測者の足の配置位置を示している。また、図中の渦巻き状の線は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡１１１である。
【００３１】
本実施の形態において、上述の検知時刻毎の圧力分布データは、被計測者に所定の動作を行わせている状態で計測される。具体的に、被計測者は、圧力分布センサ１１上で直立し、足元は動かさず、足元から鉛直方向を軸として頭が円を描くように所定時間動作するように指示される。即ち、被計測者は、圧力分布センサ１１上で足元を中心に身体が逆円錐を描くように動作する。以下、このような動作をローテーション動作と称す。被計測者がローテーション動作を行う所定時間において圧力分布データが所定周期毎に計測される。
【００３２】
尚、計測時において、被計測者が行う所定の動作はローテーション動作に限定されることはない。
【００３３】
また、本実施の形態において、上述の動作の指示は、圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１に指示内容が表示されるようになっているが、これに限定されるものではない。ディスプレイ２１における所定の動作を指示する表示態様については後述する。
【００３４】
被計測者が上述のような動作を行う際に計測された所定周期毎の圧力分布データから所定周期毎の重心位置の座標が算出された後、軌跡算出部１３５は、所定周期毎の重心位置座標を時系列順に直線で接続することで、直線が渦巻き状に折れ曲がって構成された重心位置の軌跡１１１を算出する。尚、本実施の形態では、重心位置の軌跡１１１は、被計測者が圧力分布センサ１１上において静止している場合の重心位置から開始されるものである。以下、重心位置の軌跡１１１の開始位置を、圧力分布センサ１１の中心とする。
【００３５】
重心軌跡記憶部１３６は、算出された重心位置の軌跡１１１を記憶するものである。
【００３６】
安定輪郭抽出部１４１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の重心位置の軌跡１１１から、安定輪郭を抽出し、記憶するものである。安定輪郭抽出部１４１は、抽出部１４２と、抽出結果記憶部１４３とを有している。
【００３７】
抽出部１４２は、重心軌跡記憶部１３６に記憶される重心位置の軌跡から、図５に示すような安定輪郭１１３を抽出するものである。図５は安定輪郭１１３、及び、後述の外輪郭１１２を説明するための図であり、図中の安定輪郭１１３は、圧力分布センサ１１上における安定輪郭１１３を示している。抽出結果記憶部１４３は、抽出された安定輪郭１１３を記憶するものである。
【００３８】
ここで、『安定輪郭』とは、算出された重心位置の軌跡の特徴を１つの閉曲線で示したものである。即ち、安定輪郭は、被計測者の重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ１１上で閉曲線となるように抽出されるものである。安定輪郭に囲まれた領域は、圧力分布センサ１１上において、少なくとも重心位置の軌跡の一部を含む。本実施の形態における安定輪郭１１３は、図５に示すように、被計測者の重心位置の軌跡１１１のうちの最も外側に形成される軌跡を抽出して構成されるものである。具体的には、重心位置の軌跡１１１の開始位置と、重心位置の軌跡１１１の終了位置（最終計測位置）とが線分で接続され、最も外側の輪郭のみが選択されて、安定輪郭が抽出される。
【００３９】
外輪郭算出部１５１は、圧力分布センサ１１上における被計測者の荷重領域から、外輪郭１１２を算出し、記憶するものである。外輪郭算出部１５１は、算出部１５２と、外輪郭記憶部１５３とを有している。
【００４０】
算出部１５２は、図５に示すような外輪郭１１２を算出するものである。ここで、『外輪郭』とは、被計測者の荷重領域の特徴を閉曲線で示したものである。即ち、外輪郭は、圧力分布センサ１１上における被計測者の荷重領域に基づいて、算出されるものである。外輪郭に囲まれた領域は、圧力分布センサ１１上において、少なくとも被計測者の荷重領域の一部を含む。本実施の形態において、被計測者の荷重領域は、被計測者が所定時間にローテーション動作を行った際に、圧力分布センサ１１が圧力を検出したすべての座標領域を示す。図５に示す外輪郭１１２は、１つの閉曲線となっているが、これに限定されず、複数の閉曲線から成るものであってもよい。また、被計測者の荷重領域は、被計測者が静止した状態で検出されるものであってもよい。
【００４１】
外輪郭記憶部１５３は、抽出された外輪郭１１２を記憶するものである。
【００４２】
結果解析部１６１は、抽出結果記憶部１４３に記憶される安定輪郭１１３を解析すると共に、安定輪郭１１３と外輪郭記憶部１５３に記憶される外輪郭１１２とを比較するものである。即ち、結果解析部１６１は、安定輪郭１１３の評価を行うものである。
【００４３】
具体的に、結果解析部１６１は、外輪郭１１２が有する面積に対する安定輪郭１１３が有する面積の割合（以下、安定輪郭割合）を算出し、図６に示すように、その算出結果を分類することで総合的な安定度を評価する。例えば、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３３％未満の場合は、「狭い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３３％以上で３８％未満の場合は、「やや狭い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が３８％以上で４３％未満の場合は、「平均的」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が４３％以上で４８％未満の場合は、「やや広い」に分類する。また、結果解析部１６１は、安定輪郭割合が４８％以上である場合は、「広い」に分類する。結果解析部１６１は、分類が「狭い」ほど安定度が低いと評価し、分類が「高い」ほど安定度が高いと評価する。
【００４４】
また、結果解析部１６１は、安定輪郭１１３の形状がどの程度正円に近いかを評価する。具体的に、結果解析部１６１は、圧力分布センサ１１の中心から、上下左右方向及びこれら間の斜め方向の八方向への安定輪郭１１３までの距離のばらつきを解析する。即ち、この八方向と、安定輪郭１１３とが交わる点までの夫々の距離を算出する。そして、最大距離から最小距離を減算した結果が小さいほど正円に近いと評価する。
【００４５】
さらに、結果解析部１６１は、上記八方向における中心から外輪郭１１２までの距離に対する中心から安定輪郭１１３までの距離の割合を算出して、各方向の安定度を評価する。この割合が小さいほど安定度が低いと評価し、割合が大きいほど安定度が高いと評価する。
【００４６】
図２に戻って、報知制御部１７１は、被計測者を圧力分布センサ１１上でローテーション動作をとらせる指示内容と、安定輪郭１１３に基づく安定輪郭画像２１３と、外輪郭１１２に基づく外輪郭画像２１２と、結果解析部１６１による評価内容とをディスプレイ２１に表示させるものである。
【００４７】
具体的に、ディスプレイ２１に表示される上記内容の表示態様を図７及び図８を用いて説明する。図７は、被計測者にローテーション動作をとらせるための指示内容を示すディスプレイ２１の正面図であり、図８は、安定輪郭画像２１３、外輪郭画像２１２、及び、結果解析部１６１による評価内容を示すディスプレイ２１の正面図である。
【００４８】
図７に示すように、測定開始時において、ディスプレイ２１に被測定者にローテーション動作させるための指示内容表示画面が表示されるようになっている。具体的に、指示内容表示画面には、指示テキスト画像２１４、ローテーション動作説明画像２１５、及び、ローテーション動作回転方向画像２１６が表示される。
【００４９】
指示テキスト画像２１４は、「前を向いたまま指示があるまで身体全体を時計回りに回転させてください。」という文字列を示すテキスト画像である。ローテーション動作説明画像２１５は、ローテーション動作の方法を説明する画像である。ローテーション動作回転方向画像２１６は、ローテーション動作の回転方向を説明する画像である。図示しないが、図７に示すローテーション動作とは逆方向の指示内容表示画面についても表示されるようになっている。
【００５０】
これらの画像が表示されることにより、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。例えば、本計測に慣れていない計測者であってもローテーション動作を正確に被計測者に指示できるようになっている。また、指示内容表示画面を被計測者に対して提示する場合、被計測者はローテーション動作をどのように行えばよいかを容易に理解することができるようになっている。
【００５１】
また、図８に示すように、測定終了後において、ディスプレイ２１に被測定者にローテーション動作させるための評価内容表示画面が表示されるようになっている。具体的に、評価内容表示画面には、外輪郭画像２１２、安定輪郭画像２１３、結果コメント画像２１７、及び、評価コメント画像２１８が表示される。
【００５２】
外輪郭画像２１２は、外輪郭１１２を画像として描画したものである。安定輪郭画像２１３は、安定輪郭１１３を画像として描画したものである。図８に示すように、外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３は、ディスプレイ２１の左上部に表示される。安定輪郭画像２１３は、被測定者がローテーション動作を時計回りに行った場合と、反時計回りに行った場合との両方が表示されるようになっている。外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３は、重ね合わされて表示されるため、比較が容易にできるようになっている。
【００５３】
外輪郭画像２１２、及び、安定輪郭画像２１３の右方には、結果コメント画像２１７が表示される。結果コメント画像２１７は、外輪郭１１２及び安定輪郭１１３の面積と、外輪郭１１２に対する安定輪郭１１３の割合と、その割合の評価とを示すものである。安定輪郭１１３の面積と、外輪郭１１２に対する安定輪郭１１３の割合と、その割合の評価とは、被測定者がローテーション動作を時計回りに行った場合と、反時計回りに行った場合との両方が表示されるようになっている。
【００５４】
外輪郭画像２１２、安定輪郭画像２１３、及び、結果コメント画像２１７の下方には、評価コメント画像２１８が表示される。評価コメント画像２１８は、結果解析部１６１が解析した結果に基づく被測定者へのアドバイスが表示されるようになっている。具体的に、評価コメント画像２１８は、総合的な安定度、安定輪郭１１３の形状がどの程度正円に近いかの評価、及び、各方向の安定度を示した上で、対応するコメントを表示するようになっている。
【００５５】
次に、図９を参照しつつ圧力分布測定センサ装置１の動作について説明する。図９は、圧力分布測定センサ装置１の動作を示すフローチャートである。計測が開始されると、まず、報知制御部１７１によって、被計測者に対して圧力分布センサ１１上でローテーション動作を行うことを指示する指示内容表示画面がディスプレイ２１に表示される（ステップＳ１０１）。
【００５６】
次に、被計測者がローテーション動作を開始したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。具体的に、所定以上の圧力分布データの変化があったが否かが計測され、所定以上の圧力分布データの変化があった場合、被計測者がローテーション動作を開始したと判定される。ローテーション動作を開始していないと判定された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理を繰り返し行うことで、被計測者によってローテーション動作が開始されるのを待機する。
【００５７】
一方、被計測者がローテーション動作を開始したと判定された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、その時の圧力分布データ、および、圧力分布データの検知時刻が記憶される（ステップＳ１０３）。その後、所定時間が経過したか否かが判定される（ステップＳ１０４）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、前回の圧力分布データの検知時刻から所定周期が経過したか否かが判定される（ステップＳ１０５）。所定周期が経過しない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０５の処理が繰り返されて、所定周期が経過するまで待機状態となる。一方、所定周期が経過した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻る。
【００５８】
一方、ステップＳ１０４の処理において所定時間が経過したと判定された場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、１回分のローテーション動作が完了したとして、その旨報知し、重心位置の軌跡を算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、圧力分布データから、各検知時刻における重心位置を算出した後、重心位置の軌跡を算出する。
【００５９】
そして、重心位置の軌跡から安定輪郭を抽出する（ステップＳ１０７）。その後、ローテーション動作の逆方向（反時計回り）について測定済みであるか否かが判定される（Ｓ１０８）。ローテーション動作の逆方向について測定済みでない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０７の処理を繰り返す。この場合、ステップＳ１０１で表示する指示内容表示画面の示すローテーション動作は反時計回りのものである。
【００６０】
一方、ローテーション動作の逆方向について測定済みである場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、圧力分布データから外輪郭を算出すると共に、外輪郭、及び、安定輪郭について結果解析が行われる（ステップＳ１０９）。その後、評価内容表示画面がディスプレイ２１に表示され（ステップＳ１１０）、当該計測が終了される。
【００６１】
尚、上記フローチャートにおける処理の順序等は、これに限定されるものではない。例えば、重心位置の軌跡の算出（ステップＳ１０６）、及び、安定輪郭の抽出（ステップＳ１０７）は、２回のローテーション動作（時計回り、反時計回り）の圧力分布データ測定後に実行されるものであってもよい。
【００６２】
以上のように、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサ（圧力分布センサ１１）と、被計測者が圧力分布センサに支持されるときに、圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡（重心位置の軌跡１１１）を算出する重心軌跡算出手段（重心軌跡算出部１３１等）と、重心位置の軌跡に基づいて、圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭（安定輪郭１１３）を抽出する安定輪郭抽出手段（安定輪郭抽出部１４１等）とを備える構成にされている。
【００６３】
上記構成によれば、圧力分布センサ上で揺動する被計測者の重心位置の軌跡を算出し、その軌跡に応じた領域に基づいて安定輪郭を抽出することができる。これにより、被計測者の運動能力を示す被計測者の動作に応じた安定輪郭を抽出することができ、計測者が被計測者の運動能力状態を容易に把握することができる。
【００６４】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭（外輪郭１１２）を算出する外輪郭算出手段（外輪郭算出部１５１）と、外輪郭と安定輪郭とを比較する比較手段（結果解析部１６１等）とをさらに備える構成にされている。
【００６５】
上記構成によれば、被計測者の静止状態での荷重領域に基づく外輪郭を算出し、該外輪郭と安定輪郭とを比較することができる。これにより、計測者が正確に運動能力状態を把握することができる。
【００６６】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１は、圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示（図７に示す指示内容表示画面）を行う指示手段（ディスプレイ２１等）をさらに備える構成にされている。
【００６７】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示す被計測者の動作を指示することができるようになっている。これにより、運動能力状態の把握にあたって適切な所定の動作を指示することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１の指示内容表示画面に表示される所定の動作は、ローテーション動作である。
【００６９】
上記構成によれば、被計測者の運動能力状態を示すと共に、容易な動作であるローテーション動作を指示することができるようになっている。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、以下の構成を上述の実施の形態における構成に加えて、或いは重複して備えていても良い。
【００７１】
例えば、本実施の形態において、上述の動作の指示は、圧力分布測定センサ装置１のディスプレイ２１に指示内容が表示されるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、圧力分布測定センサ装置１がスピーカを備え、音声により指示を行うものであってもよいし、圧力分布測定センサ装置１にその旨のテキストが記載されるものであってもよい。また、指示は圧力分布測定センサ装置１によって行われるものに限定されることはない。また、例えば、測定者等により指示されるものとし、圧力分布測定センサ装置１のコストを抑えるようにしてもよい。
【００７２】
また、本実施の形態における安定輪郭は、図５に示すように、被計測者の重心位置の軌跡のうちの最も外側に形成される軌跡を抽出して構成されるものであるが、これに限定されることはない。例えば、圧力分布センサ１１上における中心（被計測者の静止状態での重心位置）から上下左右方向及びこれら間の斜め方向の八方向に対して、重心位置の軌跡の平均を取るものであってもよい。具体的に、安定輪郭は、上記八方向のそれぞれの方向において、重心位置の軌跡との交点の平均の座標を算出し、これらの座標を閉曲線となるように接続したものであってもよい。
【００７３】
また、例えば、安定輪郭は、重心位置の軌跡に対応する所定時間のうち、ある期間のもののみに基づいて抽出されるものであってもよい。例えば、具体的に、上記八方向のそれぞれの方向において、最後に通過した座標を算出し、これらの座標を閉曲線となるように接続したものであってもよい。
【００７４】
また、例えば、安定輪郭は、重心位置の軌跡が形成する閉空間の最大の輪郭を抽出するものであってもよい。
【００７５】
また、本実施の形態における外輪郭は、圧力分布センサ１１が圧力を検出したすべての座標領域の輪郭としたが、これに限定されることはない。例えば、外輪郭は、被計測者が静止した状態で検出された被計測者の荷重領域であってもよい。また、被計測者の足のうらを投影させた領域の輪郭であってもよいし、これに基づいて仮想的な閉曲線に形成したものであってもよい。
【００７６】
また、例えば、外輪郭は、以下のように算出するものであってもよい。外輪郭は、被計測者の荷重領域についてＹ軸方向に位置を変えながらＸ軸方向に走査し、１つのＹ軸成分についてＸ軸が最大の座標と最小の座標とを算出し、算出したすべての座標に関して被計測者の荷重領域をなぞるように閉曲線を形成するものであってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態における安定輪郭は、２回のローテーション動作について別々に抽出するものであったがこれに限定されることはない。例えば、２回のローテーション動作における２つの重心位置の軌跡から１つの安定輪郭を抽出するものであってもよい。この場合、評価内容表示画面において、１つの安定輪郭画像２１３が表示される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧力分布測定センサ装置の概略構成を示す外観図である。
【図２】図１の圧力分布測定センサ装置の機能ブロック図である。
【図３】図１に示す感圧センサで検知される圧力分布データを示す図である。
【図４】図１に示す圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の軌跡を説明するための図である。
【図５】安定輪郭、及び、外輪郭を説明するための図である。
【図６】安定輪郭の総合的な安定度の分類を説明するための図である。
【図７】指示内容表示画面を示すディスプレイの正面図である。
【図８】評価内容表示画面を示すディスプレイの正面図である。
【図９】図１に示す圧力分布測定センサ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 圧力分布測定センサ装置
１１ａ 各感圧センサ
１１ 圧力分布センサ
１１ａ 感圧センサ
１２ 圧力検出部
２０ パソコン
２１ ディスプレイ
２５ キーボード
２６ マウス
３０ 制御部
４０ 接続ユニット
４５ インターフェースボックス
４６ インターフェースケーブル
１１０ 足形
１１１ 重心位置の軌跡
１１２ 外輪郭
１１３ 安定輪郭
１３１ 重心軌跡算出部
１３２ 圧力分布データ記憶部
１３３ 重心算出部
１３４ 重心位置記憶部
１３５ 軌跡算出部
１３６ 重心軌跡記憶部
１４１ 安定輪郭抽出部
１４２ 抽出部
１４３ 抽出結果記憶部
１５１ 外輪郭算出部
１５２ 算出部
１５３ 外輪郭記憶部
１６１ 結果解析部
１７１ 報知制御部
２１２ 外輪郭画像
２１３ 安定輪郭画像
２１４ 指示テキスト画像
２１５ ローテーション動作説明画像
２１６ ローテーション動作回転方向画像
２１７ 結果コメント画像
２１８ 評価コメント画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサと、
被計測者が前記圧力分布センサに支持されるときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、前記圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡を算出する重心軌跡算出手段と、
前記重心位置の軌跡に基づいて、前記圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭を抽出する安定輪郭抽出手段と、
を備えていることを特徴とする圧力分布測定センサ装置。
【請求項２】
前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭を算出する外輪郭算出手段と、
前記外輪郭と前記安定輪郭とを比較する比較手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧力分布測定センサ装置。
【請求項３】
前記圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示を行う指示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力分布測定センサ装置。
【請求項４】
前記所定の動作は、ローテーション動作であることを特徴とする請求項３に記載の圧力分布測定センサ装置。
【請求項１】
被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサと、
被計測者が前記圧力分布センサに支持されるときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した所定の周期毎の出力値から、前記圧力分布センサ上で移動する被計測者の重心位置の軌跡を算出する重心軌跡算出手段と、
前記重心位置の軌跡に基づいて、前記圧力分布センサ上で閉曲線となる安定輪郭を抽出する安定輪郭抽出手段と、
を備えていることを特徴とする圧力分布測定センサ装置。
【請求項２】
前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重領域に基づく外輪郭を算出する外輪郭算出手段と、
前記外輪郭と前記安定輪郭とを比較する比較手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧力分布測定センサ装置。
【請求項３】
前記圧力分布センサに支持される被計測者に対し、所定動作の指示を行う指示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力分布測定センサ装置。
【請求項４】
前記所定の動作は、ローテーション動作であることを特徴とする請求項３に記載の圧力分布測定センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−６９２２８（Ｐ２０１０−６９２２８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２７５７（Ｐ２００８−２４２７５７）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【出願人】（３０７０２０５４５）公立大学法人岡山県立大学 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【出願人】（３０７０２０５４５）公立大学法人岡山県立大学 (8)
【Ｆターム（参考）】
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