JP5581181B2 - Rotation angle detection device and method using stepping by toe grounding method - Google Patents
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Description
本発明は、つま先接地法による足踏みを用いた回転角検出装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection apparatus and method using a stepping by a toe grounding method.
めまいの検査（平衡機能検査）には、大きく分けて、静的平衡機能検査と動的平衡機能検査があり、前者の1つとして重心動揺計による検査が、後者の1つとして足踏み検査が知られている。足踏み検査は代表的な偏倚検査の１つである。 The dizziness test (balance function test) can be broadly divided into the static balance function test and the dynamic balance function test. One of the former is the center-of-gravity shaker test, and the latter is the tread test. It has been. The tread test is one of the typical bias tests.
従来の足踏み検査は、平坦な硬い床上に半径０．５ｍと１ｍの同心円を描き、円内に３０度または４５度の分度線を設ける。同心円の中心に立ち、両上肢を前方に伸ばし、遮眼または閉眼で大腿を水平まで上げて歩行調（６０秒間１１０歩内外）で１００歩または５０歩足踏みさせる。これを例えば３回繰り返して行う。終了時の停止位置における身体の回転方向、回転角度、中心からの移行方向、移行角度、移行距離を測定、記録する（足踏み検査については、「日本めまい平衡医学会 イラストめまいの検査」を参照することができる）。なお、従来の足踏み検査を踏襲した足踏検査装置として特許文献１がある。 In the conventional foot test, concentric circles having a radius of 0.5 m and 1 m are drawn on a flat hard floor, and a 30-degree or 45-degree division line is provided in the circle. Stand at the center of the concentric circles, extend both upper limbs forward, raise the thigh to the horizontal with eye-shielding or closed eyes, and step on 100 or 50 steps in gait mode (110 steps inside and outside for 60 seconds). This is repeated, for example, three times. Measure and record the body rotation direction, rotation angle, transition direction from center, transition angle, and transition distance at the stop position at the end (For the tread test, refer to “Japanese Vertigo Equilibrium Medical Society Illustration Vertigo Test”) be able to). Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a footstep inspection device that follows a conventional footstep inspection.
従来の足踏み検査では、歩数以外に規定がなく、歩数も５０歩と１００歩の場合がある。足の上げ方の規定はあるが、実際には、着衣で大腿を水平まで上げるのは困難な場合（例えば、スカート着衣時）もあり、また、動揺の強い患者や高齢者等では大腿を水平まで上げて５０歩以上足踏みすることは困難である。 In the conventional stepping test, there is no regulation other than the number of steps, and the number of steps may be 50 and 100 steps. Although there are regulations on how to raise the legs, in practice, there are cases where it is difficult to raise the thigh to the horizontal level by wearing clothes (for example, when wearing a skirt). It is difficult to step up to 50 steps.
また、足底を完全に上げる足踏みをすることから、実際の回転軸が一定でないという不具合がある。さらに、「移行距離」というパラメータが０ｃｍでなかった場合、足踏みがその場で行われなかったということであり、足踏み検査が短い距離の歩行検査になってしまっている。その場合、純粋な回転を検出することは現実的には不可能である。 Further, since the stepping is performed to raise the sole completely, there is a problem that the actual rotation axis is not constant. Furthermore, when the parameter “transition distance” is not 0 cm, it means that the stepping was not performed on the spot, and the stepping inspection has become a walking inspection for a short distance. In that case, it is practically impossible to detect pure rotation.
本発明は、上記従来の足踏み検査法の欠点を解消することができるものでありながら、偏倚を定量化できる回転角検出装置及び方法を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a rotation angle detection apparatus and method capable of quantifying deviation while eliminating the drawbacks of the above-described conventional footstep inspection method.
本発明が採用した技術手段は、
つま先接地法による足踏みを用いた回転角検出装置であって、
前記つま先接地法による足踏みは、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするものであり、
前記装置は、
被験者が載る１つの踏み台と、
つま先接地法による足踏み前において、被験者が前記踏み台上で静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第１座標として取得する手段と、
つま先接地法による足踏み後において、被験者が前記踏み台上で足踏み終了時の立ち位置において静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第２座標として取得する手段と、
身体の回転中心を、左右の足の拇指球接地部を結ぶ線上から選択し、前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線との角度を、身体の回転によって生じた回転角として取得する手段と、
を備えた、回転角検出装置、である。
The technical means adopted by the present invention are:
A rotation angle detection device using a toe grounding method,
The stepping by the toe grounding method is to subject the subject to stepping up for a predetermined time at a constant tempo by alternately raising the heels while putting on the toes on the platform.
The device is
One step on which the subject is placed,
Means for acquiring, as a first coordinate, the center position of the subject when the subject stands still on the platform before stepping on the toe grounding method;
Means for acquiring, as a second coordinate, the subject's center of swing when the subject stands still at the standing position at the end of the stepping on the platform after stepping on the toe grounding method;
The rotation center of the body is selected from a line connecting the toe ball contact portions of the left and right feet, and an angle between a line connecting the rotation center and the first coordinate and a line connecting the rotation center and the second coordinate is determined. Means for obtaining as a rotation angle caused by rotation of the body;
A rotation angle detector.
１つの態様では、前記身体の回転中心は、回転時の軸足の拇指球接地部である。この場合、軸足の拇指球接地部と前記第１座標とを結ぶ線と軸足の拇指球接地部と前記第２座標とを結ぶ線との角度を求めることになる。 In one aspect, the rotation center of the body is the thumb ball grounding portion of the pivot foot during rotation. In this case, an angle between a line connecting the thumb ball grounding portion of the shaft foot and the first coordinate and a line connecting the thumb ball grounding portion of the shaft foot and the second coordinate is obtained.
１つの態様では、前記回転角を取得する手段は、
前記回転中心の座標を取得する手段と、
前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と前後軸との角度αを取得する手段と、
前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線と前後軸との角度βを取得する手段と、
前記角度αと前記角度βの差から回転角を取得する手段と、
からなる。
In one aspect, the means for obtaining the rotation angle comprises:
Means for obtaining coordinates of the rotation center;
Means for obtaining an angle α between a line connecting the rotation center and the first coordinate and a longitudinal axis;
Means for obtaining an angle β between a line connecting the center of rotation and the second coordinate and the longitudinal axis;
Means for obtaining a rotation angle from a difference between the angle α and the angle β;
Consists of.
１つの態様では、前記回転中心の座標を取得する手段は、閉足位の左右の拇指球接地部が中心線から所定寸法離間しているとし、前記回転中心のｘ座標値を、第１座標のｘ座標値と前記所定寸法を用いて推定する。
１つの態様では、前記所定寸法は、被験者の足のサイズの１０分の１である。
In one aspect, the means for obtaining the coordinates of the rotation center is such that the left and right thumb ball grounding portions in the closed position are spaced apart from the center line by a predetermined dimension, and the x coordinate value of the rotation center is set to the first coordinate. Is estimated using the x coordinate value and the predetermined dimension.
In one aspect, the predetermined dimension is one tenth of the size of the subject's foot.
１つの態様では、前記装置は、さらに、
前記第１座標、前記第２座標から回転方向を推定する手段と、
回転方向から決定した軸足に基づいて回転中心となる拇指球接地部を決定する手段と、
を備えている。
In one aspect, the device further comprises:
Means for estimating a rotation direction from the first coordinate and the second coordinate;
Means for determining a thumb ball grounding portion serving as a rotation center based on a shaft foot determined from a rotation direction;
It has.
１つの態様では、前記身体の回転中心は、左右の拇指球接地部の中点である。この場合、左右の拇指球接地部の中点と前記第１座標とを結ぶ線と左右の拇指球接地部の中点と前記第２座標とを結ぶ線との角度を求めることになる。 In one aspect, the rotation center of the body is the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions. In this case, an angle between a line connecting the middle point of the left and right thumb ball grounding portion and the first coordinate and a line connecting the middle point of the left and right thumb ball grounding portion and the second coordinate is obtained.
１つの態様では、前記踏み台上には、拇指球接地部の位置決めの基準となる基準点が設けてあり、基準点の座標を用いて、少なくとも拇指球接地部のｙ座標値が特定可能である。例えば、踏み台上の起立時に少なくとも基準点のｙ座標に合わせて閉足位の拇指球接地部を位置させることで、基準点のｙ座標＝拇指球接地部のｙ座標値とすることができる。
１つの態様では、前記基準点は、左右の拇指球接地部の中点である。すなわち、予め座標値が記憶されている基準点に合わせて閉足位の左右の拇指球接地部の中点を位置させるように踏み台上に起立することで、左右の拇指球接地部の中点の座標を特定することができる。
１つの態様では、閉足位の中心線である被験者の前後軸は、前記第１座標のｘ座標値上にあるとみなす。例えば、中心線のｘ座標値、基準座標のｘ座標値、第１座標のｘ座標値が同じであるとみなして、回転角度を計算してもよい。
これらの情報は、回転角度を算出する際に、適宜用いられ得ることが当業者に理解される。
In one aspect, a reference point serving as a reference for positioning the thumb ball grounding portion is provided on the step platform, and at least the y coordinate value of the thumb ball grounding portion can be specified using the coordinates of the reference point. . For example, by positioning the thumb ball grounding portion in the closed position in accordance with at least the y coordinate of the reference point when standing on the platform, the y coordinate of the reference point = the y coordinate value of the thumb ball grounding portion can be obtained.
In one aspect, the reference point is the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions. That is, by standing on the platform so that the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions in the closed position is aligned with the reference point where the coordinate values are stored in advance, the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions Can be specified.
In one aspect, the front-rear axis of the subject, which is the centerline of the closed foot position, is considered to be on the x-coordinate value of the first coordinate. For example, the rotation angle may be calculated assuming that the x coordinate value of the center line, the x coordinate value of the reference coordinate, and the x coordinate value of the first coordinate are the same.
It will be understood by those skilled in the art that these pieces of information can be used as appropriate when calculating the rotation angle.
本発明が採用した他の技術手段は、
つま先接地法による足踏みを用いた回転角検出方法であって、
前記つま先接地法による足踏みは、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするものであり、
前記方法は、
つま先接地法による足踏み前において、被験者が前記踏み台上で静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第１座標として取得するステップと、
つま先接地法による足踏み後において、被験者が前記踏み台上で足踏み終了時の立ち位置において静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第２座標として取得するステップと、
身体の回転中心を、左右の足の拇指球接地部を結ぶ線上から選択し、前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線との角度を、身体の回転によって生じた回転角として取得するステップと、
を備えた、回転角検出方法、である。
なお、第１座標を求めるステップと、第２座標を求めるステップとの間には、つま先接地法による足踏みステップ、すなわち、被験者に踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みを行わせるステップがある。
このように本発明を方法の発明として規定した場合には、上述の装置の発明の数々の態様における各手段をステップに書き換えることで、方法の発明を規定することができる。
Other technical means adopted by the present invention are:
It is a rotation angle detection method using a stepping on toe grounding method,
The stepping by the toe grounding method is to subject the subject to stepping up for a predetermined time at a constant tempo by alternately raising the heels while putting on the toes on the platform.
The method
Obtaining a swing center position of the subject when the subject stands still on the platform as a first coordinate before stepping on the toe grounding method;
Obtaining a swing center position of the subject when the subject stands still at the standing position at the end of the stepping on the platform after the stepping by the toe grounding method as a second coordinate;
The rotation center of the body is selected from a line connecting the toe ball contact portions of the left and right feet, and an angle between a line connecting the rotation center and the first coordinate and a line connecting the rotation center and the second coordinate is determined. Obtaining as a rotation angle caused by the rotation of the body;
A rotation angle detection method.
In addition, between the step of obtaining the first coordinate and the step of obtaining the second coordinate, a stepping step by the toe grounding method, that is, raising the heel alternately while keeping the toes on the platform, a constant tempo. There is a step for stepping on for a predetermined time.
Thus, when the present invention is defined as a method invention, the method invention can be defined by rewriting each means in the various aspects of the above-described apparatus invention into steps.
本発明は、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするつま先接地法による足踏みを用いる点を特徴としている。本発明で採用するつま先接地法による足踏みは、より詳しくは、閉足位の中心線である被験者の前後軸の方向を踏み台上のＹ軸方向に一致させるように踏み台に載り、踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするものである。
１つの態様では、つま先接地法による足踏みは、メトロノーム１２０ＢＰＭ（一定のテンポ）にあわせて６０秒間（所定時間）足踏みする。
１つの態様では、回転角の検出は、開眼で足踏みした場合と閉眼で足踏みした場合とで別個に検出する。
１つの態様では、静止起立時の被験者の動揺中心位置（第１座標、第２座標）は、所定時間（例えば１０秒間）起立した時の重心の時系列データの平均値である。被験者の動揺中心位置は、重心動揺計で取得される動揺平均中心変位から取得することができる。
The present invention is characterized in that the subject uses a stepping by a toe grounding method in which a toe is alternately raised with a toe on a stepping foot and stepped for a predetermined time at a constant tempo. More specifically, the stepping by the toe contact method employed in the present invention is placed on the stepping platform so that the direction of the subject's front-rear axis, which is the center line of the closed foot position, coincides with the Y-axis direction on the stepping step, and the toes on the stepping platform With the mark on, the heels are alternately raised and stepped on for a predetermined time at a constant tempo.
In one aspect, the stepping by the toe grounding method is performed for 60 seconds (predetermined time) in accordance with the metronome 120 BPM (a constant tempo).
In one aspect, the rotation angle is detected separately when the foot is stepped on with the eyes open and when the foot is stepped on with the eyes closed.
In one aspect, the center position (first coordinate, second coordinate) of the subject when standing still is the average value of the time-series data of the center of gravity when standing for a predetermined time (for example, 10 seconds). The center position of the subject's swaying can be obtained from the swaying average center displacement obtained by the centroid sway meter.
本発明は、つま先接地法による足踏みを用いて回転角を検出することで、偏倚を定量化することができる。また、回転角の検出は、つま先接地法による足踏み前後における静止起立時（例えば、１０秒静止起立時）の動揺中心位置を記録するだけで行うことができ、簡単な平衡障害の偏倚検査を提供することができる。 The present invention can quantify the deviation by detecting the rotation angle using the stepping by the toe grounding method. In addition, the rotation angle can be detected simply by recording the position of the center of oscillation when standing still before and after stepping by the toe grounding method (for example, when standing still for 10 seconds), providing a simple balance fault deviation test. can do.
本発明は、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするつま先接地法を用いて回転角を検出することで、従来の足踏み検査の不具合を解消することができる。 The present invention eliminates the problems of the conventional stepping test by detecting the rotation angle using the toe grounding method in which the subject alternately raises the heels while keeping the toes on the stepping platform and steps on for a predetermined time at a constant tempo. can do.
具体的には、一定テンポ・所定時間（例えば、メトロノームを用いBPM１２０で６０秒間）の足踏みをすることで、テンポ、時間、歩数を規定することができる。つま先接地法により、被験者の足の動きが拘束されるため足の上げ方の個人差を少なくすることができ、足の上げ方を規定できる。つま先接地法により、回転軸（回転中心）を、左右の足の拇指球接地部を結ぶ線上（例えば、左右いずれかの拇指球接地部や、左右の拇指球接地部の中点）から選択して規定することができる。つま先接地法により歩行が制約されるため身体が移行することを制御することができる。 Specifically, the tempo, the time, and the number of steps can be defined by stepping at a constant tempo and a predetermined time (for example, using a metronome for 60 seconds at the BPM 120). The toe grounding method restricts the movement of the subject's feet, so that individual differences in how to raise the feet can be reduced, and how to raise the feet can be defined. Select the rotation axis (center of rotation) from the toe grounding method on the line connecting the left and right toe ball grounding parts (for example, either the left or right thumbball grounding part or the middle point of the left or right thumbball grounding part). Can be specified. Since the walking is restricted by the toe grounding method, the transition of the body can be controlled.
［Ａ］回転角検出装置のハードウェア構成
本発明に係る回転角検出装置のハードウェア構成は、フォースプレート（荷重計測手段を備えた踏み台）と、計測されたデータを用いてデータ処理を行うコンピュータ（データを入力するための入力装置、処理されたデータを出力するための出力装置、主としてＣＰＵから構成される演算装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置、これらを接続するバス、を備えている）と、から構成することができる。ここで、既存の重心動揺計は、これらのハードウェア構成を備えている。より具体的には、被験者が載る踏み台と、前記踏み台に力が作用した時の当該踏み台の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、被験者の重心位置を取得する手段と、取得された値を用いて各種計算を行う演算手段とを備えている。したがって、本発明に係る回転角検出装置は、重心動揺計から構成することができる。
[A] Hardware Configuration of Rotation Angle Detection Device The hardware configuration of the rotation angle detection device according to the present invention is a computer that performs data processing using measured force data (step plate with load measuring means) and measured data. (Equipped with an input device for inputting data, an output device for outputting processed data, an arithmetic device mainly composed of a CPU, a storage device such as a ROM and a RAM, and a bus for connecting them) And can be configured. Here, the existing center-of-gravity sway meter has these hardware configurations. More specifically, based on the platform on which the subject is placed, the load measuring unit that measures the load at a plurality of locations on the platform when a force is applied to the platform, and the load data measured by the load measuring unit Means for obtaining the position of the center of gravity, and arithmetic means for performing various calculations using the obtained values. Therefore, the rotation angle detection device according to the present invention can be constituted by a barycenter sway meter.
1つの態様では、踏み台は、被験者の両足が載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）が配置されている。ロードセルは、力を電気信号に変換して出力するセンサであり、例えば、ひずみゲージ式のロードセルであれば、踏み台上に荷重が加わるとひずみゲージの抵抗値が変化し、電流値が変化するようになっており、その電流を増幅器により増幅させて荷重の出力として検出する。ロードセルは３分力センサで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の荷重出力を検出する。ここで、Ｘ−Ｙ平面を踏み台の面方向に取り、被験者の正面方向をＸ軸方向とし、このＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、Ｘ―Ｙ平面に対して鉛直方向をＺ軸方向とする。 In one aspect, the step is a substantially rectangular shape on which both feet of the subject are placed, and load cells (load measuring means) are arranged at the four corners. A load cell is a sensor that converts force into an electrical signal and outputs it. For example, in the case of a strain gauge type load cell, when a load is applied to the step platform, the resistance value of the strain gauge changes and the current value changes. The current is amplified by an amplifier and detected as a load output. The load cell is a 3-component force sensor that detects load outputs in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Here, the XY plane is taken as the surface direction of the platform, the front direction of the subject is the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis direction is the Y-axis direction, and the vertical direction with respect to the XY plane is Z Axial direction.
Ｘ−Ｙ座標上の重心位置は、Ｘ−Ｙ座標上の４つのロードセルのＺ軸方向の荷重から、垂直荷重の作用中心点を求め、これをＸ−Ｙ座標上での重心位置とみなすことで決定することができる。各ロードセルで取得される荷重情報（ｚ軸方向）を逐次コンピュータに送信し、コンピュータの演算手段で重心位置を逐次（０.５秒、１.０秒等の単位時間毎）求めることで、重心位置（Ｘ−Ｙ座標値）の時系列データを取得することができる。重心位置の計算に用いた荷重情報及び得られた重心位置のデータ（Ｘ−Ｙ座標値）は、取得時間と共に記憶装置に記憶され、測定開始時から測定終了時までの重心位置の経時的な移動軌跡が得られる。被験者の重心位置の時系列データから、被験者の動揺中心位置を取得することができる。重心位置や移動軌跡は、表示装置上の表示部に表示されてもよいが、本発明の回転角の検出において、重心位置を表示部に表示することは必須ではない。また、本発明の回転角検出装置を構成する重心動揺計は、任意の構成要素としてのプリンタを備えていてもよく、表示装置に表示された内容や他の計算結果等を適宜必要に応じてプリンタから出力してもよい。 The center-of-gravity position on the XY coordinate is obtained by determining the action center point of the vertical load from the loads in the Z-axis direction of the four load cells on the XY coordinate, and regarding this as the center-of-gravity position on the XY coordinate. Can be determined. The center of gravity is obtained by sequentially transmitting the load information (in the z-axis direction) acquired by each load cell to the computer and obtaining the position of the center of gravity sequentially (per unit time of 0.5 seconds, 1.0 seconds, etc.) by means of the computer. Time series data of the position (XY coordinate value) can be acquired. The load information used for calculation of the center of gravity position and the obtained center of gravity position data (XY coordinate value) are stored in the storage device together with the acquisition time, and the center of gravity position from the start of measurement to the end of measurement over time. A movement trajectory is obtained. From the time-series data of the subject's center of gravity position, the subject's center of motion can be obtained. The center of gravity position and the movement locus may be displayed on the display unit on the display device, but it is not essential to display the center of gravity position on the display unit in the detection of the rotation angle of the present invention. Further, the sway meter constituting the rotation angle detection device of the present invention may be provided with a printer as an optional component, and the contents displayed on the display device and other calculation results, etc., as necessary. You may output from a printer.
上述のように、本実施形態のつま先接地法による足踏みを用いた回転角検出装置の基本構成は重心動揺計から構成することができるが、本装置の特徴の1つは、回転角検出に用いる足踏みが、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするつま先接地法である点にある。 As described above, the basic configuration of the rotation angle detection device using the stepping by the toe grounding method of the present embodiment can be configured from the center of gravity shake meter, but one of the features of this device is used for rotation angle detection. The stepping is a toe grounding method in which the subject alternately raises the heels while keeping the toes on the platform and steps at a constant tempo for a predetermined time.
［Ｂ］つま先接地法による足踏みを用いた検査
［Ｂ−１］つま先接地法による足踏み
本発明は、従来の足踏みとは異なる特殊な足踏みを採用している。通常の足踏みでは、足裏全体が踏み台上面から離れるのに対して、本発明に係る足踏みでは、つま先を踏み台上面に着けたままで足踏みを行う。より具体的には、重心動揺計の踏み台の中央に、閉足位で、つま先、特に拇指球（拇指の付け根）が常に接地している状態で、踵だけ交互にわずかに（２〜３ｃｍ程度）上げるようにして、足踏みを行う。測定時においては、「前方に移動しない」、「リズムがずれないようにすること」が重要である。本明細書ではこのような足踏みを用いた検査を、フランス語Foulage(古典的なワインの製造過程において木樽の中に入り裸足でぶどうを踏んでジュース状にすること)に因んでFoulage Testと呼ぶ。
[B] Inspection using stepping by toe contact method [B-1] Stepping by toe contact method The present invention employs a special stepping that is different from the conventional stepping. In normal stepping, the entire sole is separated from the top surface of the step, whereas in stepping according to the present invention, the step is performed with the toes on the step surface. More specifically, in the center of the step of the center of gravity oscilloscope, in the closed foot position, with the toes, especially the thumb ball (base of the thumb) always in contact with the ground, the heel is slightly slightly (about 2-3 cm). ) As you raise, step on. At the time of measurement, “do not move forward” and “make sure the rhythm does not shift” are important. In this specification, such a stepping test is referred to as the Foulage Test because of French Foulage (in a classic wine making process, stepping into a wooden barrel and stepping on grapes barefoot to make a juice) .
［Ｂ−２］検査法
（１）重心動揺計の中心である座標(0,0)より前方５ｃｍの座標(0,5)に基準点（ゼロファイブ）をマーキングする。基準点の座標を基準座標とする。ゼロファイブは基準座標の一例であって、基準座標の取り方はゼロファイブに限定されるものではない。
[B-2] Inspection method (1) A reference point (zero five) is marked at coordinates (0, 5) 5 cm ahead of the center (0, 0) of the center of gravity sway meter. The coordinates of the reference point are set as the reference coordinates. Zero-five is an example of reference coordinates, and the method of taking reference coordinates is not limited to zero-five.
（２）被験者は前後軸がずれないように（被験者の前後軸がＹ軸上に位置するように）閉足位で、両拇指球（足の親指の付け根）の中点が基準座標に一致するように起立する。 (2) The subject is in the closed leg position so that the front-rear axis does not deviate (so that the subject's front-rear axis is located on the Y-axis), and the midpoint of both thumb balls (the base of the big toe) matches the reference coordinates Stand up like you do.
（３）１０秒間起立し、左右・前後中心平均変位（動揺平均中心変位）を計測し、動揺中心位置を第１座標として記録する。なるべく動揺しないように、軽く肩に指などを触れて安定させて記録する。左右は、ほぼ０ｃｍに、前後は０〜−２ｃｍ辺りになり得る（足のサイズなどによる個人差がある）。 (3) Stand up for 10 seconds, measure the left / right / front / rear center average displacement (swing average center displacement), and record the center of swing as the first coordinate. To avoid swaying as much as possible, lightly touch your shoulders with your fingers and record stably. The left and right sides can be about 0 cm, and the front and back sides can be around 0 to -2 cm (there are individual differences depending on the size of the feet, etc.).
（４）メトロノームBPM１２０で開眼によるFoulage testを６０秒間行う。 (4) A foulage test is performed with the metronome BPM120 by eye opening for 60 seconds.
（５）足踏み終了時の立ち位置から動かないように注意し、１０秒間起立し、検査前同様に肩などに指を触れ安定させて左右・前後中心平均変位（動揺平均中心変位）を計測し、動揺中心位置を第２座標として記録する。 (5) Be careful not to move from the standing position at the end of stepping, stand up for 10 seconds, touch your shoulders and stabilize as before the test, and measure the left / right / front / rear center average displacement (sway average center displacement) The center position of the oscillation is recorded as the second coordinate.
閉眼でも、同様のステップで、１０秒静止起立時の第１座標の記録、６０秒Foulage test、１０秒静止起立時の第２座標の記録、を行う。尚、Foulage test前の起立時の第１座標の記録は、立ち位置を記録するために行うため、開眼で行う。 Even with the eyes closed, the same steps are performed to record the first coordinate when standing still for 10 seconds, and to record the second coordinate when standing still for 10 seconds. In addition, since the recording of the 1st coordinate at the time of standing up before a Foulage test is performed in order to record a standing position, it is performed with eyes open.
なお、動揺が著しく、拇指球がプレートから離れてしまった場合や、前進などにより両拇指球中点がゼロファイブから移行してしまった場合は正確な回転角の検出はできない。 Note that when the thumb ball is far from the plate or the middle point of both thumb balls has shifted from zero five due to forward movement or the like, the rotation angle cannot be accurately detected.
［Ｃ］回転角の演算方法１［Ｃ−１］回転角を求める演算式
本実施形態では、身体の回転中心（回転軸）は、回転時の軸足の拇指球接地部である。この場合、軸足の拇指球接地部と前記第１座標とを結ぶ線と軸足の拇指球接地部と前記第２座標とを結ぶ線との角度を求めることになる。本実施形態では、前記第１座標、前記第２座標から回転方向を推定し、回転方向から決定した軸足に基づいて回転中心となる拇指球接地部を決定している。
[C] Rotation Angle Calculation Method 1 [C-1] Calculation Formula for Obtaining the Rotation Angle In the present embodiment, the rotation center (rotation axis) of the body is the thumb ball grounding portion of the shaft foot during rotation. In this case, an angle between a line connecting the thumb ball grounding portion of the shaft foot and the first coordinate and a line connecting the thumb ball grounding portion of the shaft foot and the second coordinate is obtained. In the present embodiment, the rotation direction is estimated from the first coordinate and the second coordinate, and the thumb ball grounding portion serving as the rotation center is determined based on the axial foot determined from the rotation direction.
本実施形態では、軸足の拇指球接地部と前記第１座標とを結ぶ線と前後軸との角度αを取得する手段によって角度αを計算し、軸足の拇指球接地部と前記第２座標とを結ぶ線と前後軸との角度βを取得する手段によって角度βを計算し、前記角度αと前記角度βの差から回転角を取得する手段によって回転角を計算する。 In the present embodiment, the angle α is calculated by means for obtaining the angle α between the front and rear axes of the line connecting the pivot ball toe ball grounding part and the first coordinate, and the pivot foot toe ball grounding part and the second axis are calculated. The angle β is calculated by means for obtaining the angle β between the line connecting the coordinates and the longitudinal axis, and the rotation angle is calculated by means for obtaining the rotation angle from the difference between the angle α and the angle β.
本実施形態では、閉足位の左右の拇指球接地部の中心線からの距離が、足のサイズＰの約１０分の１であるという発明者の知見に基づいて、軸足の拇指球接地部のｘ座標値を、中心線のｘ座標値（第１座標のｘ座標値を用いることができる。）とＰ／１０を用いて推定する。以下、回転角の演算ステップについて図３に基づいて詳細に説明する。 In the present embodiment, based on the inventors' knowledge that the distance from the center line of the left and right thumb ball grounding portions in the closed foot position is about one-tenth of the foot size P, the thumb ball grounding of the axial foot is performed. The x coordinate value of the part is estimated using the x coordinate value of the center line (the x coordinate value of the first coordinate can be used) and P / 10. Hereinafter, the rotation angle calculation step will be described in detail with reference to FIG.
（１）足踏み検査前の10秒起立時に測定した座標を(X0,Y0)とする。理想的に正中に起立できていればX0=0となる。 (1) The coordinates measured at the time of standing up for 10 seconds before the foot test are (X 0 , Y 0 ). If it can stand up in the midline ideally, X 0 = 0.
（２）足踏み検査後の10秒起立時に測定した座標を(X,Y)とする。 (2) The coordinates measured when standing up for 10 seconds after the foot test are (X, Y).
（３）被験者の足のサイズをP(cm)とする。回転側（軸足）の拇指球の接地部は、閉足位の中心線から約P/10cmの位置になる。 (3) The size of the subject's foot is P (cm). The grounding part of the thumb ball on the rotation side (axial foot) is located at about P / 10cm from the centerline of the closed position.
（４）回転軸の座標は右回転の場合(P/10-X0,5)、左回転の場合(-P/10-X0,5)となる。回転の方向は「右回転X0＞X」、「左回転X0＜X」、から推定できる。推定された回転の方向から軸足を推定して回転中心となる拇指球接地部を決定することができる。 (4) The coordinates of the rotation axis are right rotation (P / 10-X 0 , 5) and left rotation (-P / 10-X 0 , 5). The direction of rotation can be estimated from “right rotation X 0 > X” and “left rotation X 0 <X”. It is possible to estimate the shaft foot from the estimated direction of rotation and determine the thumb ball grounding portion as the center of rotation.
（５）回転軸と検査前の重心を結ぶ線と前後軸（Ｙ軸に平行な軸である）による角度をαとすると、
右回転の場合、α=arctangent((P/10-X0)/(5-Y0))
左回転の場合、α=arctangent((-P/10-X0)/(5-Y0))
である。
(5) If the angle between the line connecting the rotation axis and the center of gravity before the inspection and the front-rear axis (the axis parallel to the Y axis) is α,
For clockwise rotation, α = arctangent ((P / 10-X 0 ) / (5-Y 0 ))
For left rotation, α = arctangent ((-P / 10-X 0 ) / (5-Y 0 ))
It is.
（６）回転軸と検査後の重心を結ぶ線と前後軸（Ｙ軸に平行な軸である）による角度をβとすると、
右回転の場合、β=arctangent((P/10-X)/(5-Y))
左回転の場合、β=arctangent((-P/10-X)/(5-Y))
である。
(6) If the angle between the line connecting the rotation axis and the center of gravity after the inspection and the front-rear axis (axis parallel to the Y axis) is β,
For clockwise rotation, β = arctangent ((P / 10-X) / (5-Y))
For left rotation, β = arctangent ((-P / 10-X) / (5-Y))
It is.
（７）身体の回転によって生じた角度(回転角)はβ-αである。 (7) The angle (rotation angle) generated by the rotation of the body is β-α.
［Ｃ−２］検証実験
実際に重心動揺計上でつま先接地法による足踏みで回転し、計算により得られた回転角と実測した角度との比較を行う。
[C-2] Verification Experiment In actuality, rotation is performed by stepping on the toe grounding method on the center-of-gravity sway count, and the rotation angle obtained by calculation is compared with the actually measured angle.
＜方法＞
（１）重心動揺計に図４下図のようにテープで１５度、３０度、４５度、６０度の放射線をマーキングする。
（２）右拇指球接地部に一致する点(座標(2.7,5.0)に3mmほどの小さな突起をテープで固定する。(被験者の足のサイズが27cm)。
（３）被験者は、右拇指球が小突起に接地するように、前後軸がずれないように起立する。
（４）プレート左に置いた椅子の背もたれに軽く触れ、１０秒間静止して、動揺中心位置の第１座標（X0,Y0）を記録する。
（５）メトロノームBPM120に合わせてつま先接地法で足踏みを開始する。拇指球が常に小突起に接地して位置がずれないように注意しながら、６０秒間に右に１５度回転する。回転後１０秒間静止し、動揺中心位置の第２座標（X,Y）を記録する。
（６）同様に、右回転で３０度、４５度、６０度回転して、回転後の動揺中心位置の第２座標（X,Y）を記録する。
<Method>
(1) Mark 15, 30, 45, and 60 degrees of radiation with a tape as shown in the lower figure of FIG.
(2) Fix a small protrusion of about 3 mm with tape at the point (coordinate (2.7, 5.0)) that coincides with the starboard ball contact area (subject's foot size is 27 cm).
(3) The test subject stands up so that the front and rear axes do not shift so that the right thumb ball contacts the small protrusion.
(4) Gently touch the back of the chair placed on the left side of the plate, rest for 10 seconds, and record the first coordinates (X 0 , Y 0 ) of the center position of the swing.
(5) Start stepping on the toe grounding method according to the metronome BPM120. Rotate 15 degrees to the right for 60 seconds, taking care that the thumb ball always touches the small protrusion and does not shift its position. 10 seconds after rotation, and record the second coordinate (X, Y) of the oscillation center position.
(6) Similarly, rotate right, rotate 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees, and record the second coordinates (X, Y) of the center position after the rotation.
＜結果＞
実験の実測値と計算値を図５に示す。回転角β-αの計算値は実測値とほぼ一致した。
<Result>
FIG. 5 shows measured values and calculated values of the experiment. The calculated value of the rotation angle β-α almost coincided with the measured value.
［Ｃ−３］臨床例の検討
＜方法＞
2010年8月から11月にFoulage testを施行した被験者のうち、閉眼で10度以上回転した15症例の開眼・閉眼データ計37(複数検査あり)から回転角(β-α)を算出、分度器による実測値との相関を検討、計算値と実測値との差の絶対値を誤差とし、最小、最大、平均、標準偏差を検討した。
[C-3] Examination of clinical cases <Method>
Rotation angle (β-α) is calculated from the eye opening / closing eye data meter 37 (with multiple examinations) of 15 cases of subjects who performed the foulage test from August to November 2010 and rotated more than 10 degrees with closed eyes, protractor We examined the correlation with the actual measurement value by using the absolute value of the difference between the calculated value and the actual measurement value, and examined the minimum, maximum, average and standard deviation.
＜結果＞
結果を図６に示す。実測値と計算値は強く相関した。R2=0.80である。回帰直線の傾きは1であり、実測値と計算値はよく一致した。実測値と計算値の誤差は、最小値0.11最大値16.21 平均5.27 標準偏差4.24であった。
<Result>
The results are shown in FIG. The measured value and the calculated value were strongly correlated. R 2 = 0.80. The slope of the regression line was 1, and the measured and calculated values agreed well. The error between the measured value and the calculated value was the minimum value 0.11, maximum value 16.21 average 5.27 standard deviation 4.24.
＜考察＞
誤差の原因として以下が考えられる。
（ア）前進により回転軸がずれてしまう場合
この場合、演算式の分母(5-Y)のYが小さくなり、算出される角度は大きくなる。
（イ）動揺により回転軸がずれてしまう場合
この場合、大きく動揺することで、回転軸となる拇指球が接地面から離れてしまい、軸がずれてしまう。
（ウ）検査前後の立位の重心がずれてしまう場合
検査前後の位置は10秒間の中心平均変位で座標を測定するが、動揺が強い場合に必ずしも正確に測定できない。
（エ）前後軸がずれている場合
被験者の検査前の立ち位置は、必ずしもプレートの中心でなくてもよいが、前後軸だけは一致している必要がある。
<Discussion>
Possible causes of error are as follows.
(A) When the rotational axis is displaced due to forward movement In this case, Y in the denominator (5-Y) of the arithmetic expression becomes small and the calculated angle becomes large.
(A) When the rotation axis is displaced due to shaking In this case, the thumb ball that becomes the rotation axis is separated from the grounding surface by being greatly shaken, and the shaft is displaced.
(C) When the center of gravity of the standing position before and after the inspection is shifted The coordinates of the position before and after the inspection are measured with the center average displacement for 10 seconds, but it cannot always be measured accurately when the shaking is strong.
(D) When the longitudinal axis is shifted The standing position of the subject before the examination does not necessarily have to be at the center of the plate, but only the longitudinal axis needs to match.
［Ｄ］回転角を求める演算方法２［Ｄ−１］回転角を求める演算式
本実施形態では、前記身体の回転中心は、左右の拇指球接地部の中点である。この場合、左右の拇指球接地部の中点と前記第１座標とを結ぶ線と左右の拇指球接地部の中点と前記第２座標とを結ぶ線との角度を求めることになる。
[D] Calculation Method 2 for Obtaining the Rotation Angle [D-1] Calculation Formula for Obtaining the Rotation Angle In the present embodiment, the center of rotation of the body is the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions. In this case, an angle between a line connecting the middle point of the left and right thumb ball grounding portion and the first coordinate and a line connecting the middle point of the left and right thumb ball grounding portion and the second coordinate is obtained.
本実施形態では、被験者が載る１つの踏み台には、静止起立時及び足踏み時において、被験者の閉足位における両拇指球の中点を位置させる基準座標が設定されている。前記基準座標（左右の拇指球接地部の中点）、前記第１座標、前記第２座標を頂点とする直角三角形を形成して、三角関数を用いて回転角を算出する。１つの態様では、第１座標のｘ座標値を前記回転中心（左右の拇指球接地部の中点）のｘ座標値とみなして、前記直角三角形を形成する。以下、回転角の演算ステップについて図７、図８に基づいて詳細に説明する。 In the present embodiment, a reference coordinate on which the midpoint of both thumb balls in the closed position of the subject is set for one step on which the subject is placed when standing still and stepping on is set. A right-angled triangle having the reference coordinates (the middle point of the left and right thumb ball contact portions), the first coordinates, and the second coordinates as vertices is formed, and a rotation angle is calculated using a trigonometric function. In one aspect, the right-angled triangle is formed by regarding the x-coordinate value of the first coordinate as the x-coordinate value of the center of rotation (the midpoint of the left and right thumb ball grounding portions). Hereinafter, the calculation step of the rotation angle will be described in detail with reference to FIGS.
（１）足踏み検査前の１０秒起立時に測定した第１座標を（X0,Y0）とする。理想的に正中に起立できていればX0=0となる。 (1) Let (X 0 , Y 0 ) be the first coordinate measured when standing up for 10 seconds before the foot test. If it can stand up in the midline ideally, X 0 = 0.
（２）足踏み検査後の１０秒起立時に測定した第２座標を（X,Y）とする。 (2) The second coordinate measured at the time of standing up for 10 seconds after the foot test is (X, Y).
（３）足踏みで移動した重心のX軸方向の移動距離は第１座標のｘ値と第２座標のｘ値の差であるX0-Xとなる。 (3) The movement distance in the X-axis direction of the center of gravity moved by stepping is X 0 -X, which is the difference between the x value of the first coordinate and the x value of the second coordinate.
（４）基準座標であるゼロファイブ(0,5)を頂点とし、移動した重心の座標（X,Y）と前後軸で作られる直角三角形を作図する（図８参照）。 (4) Draw a right triangle made with the coordinates (X, Y) of the moved center of gravity and the front and rear axes, with the zero coordinate (0, 5) being the reference coordinate as the vertex (see FIG. 8).
（５）直角三角形の底辺は5-Y(cm)、高さはX0-X(cm)となる。 (5) The base of the right triangle is 5-Y (cm) and the height is X 0 -X (cm).
（６）直角三角形の頂点の角θが回転角であり、三角関数から tanθ＝（X0-X）/(5-Y)、 θ＝arctangent（X0-X）/(5-Y)として求められる。 (6) The angle θ of the apex of the right triangle is the rotation angle. From the trigonometric function, tanθ = (X 0 -X) / (5-Y), θ = arctangent (X 0 -X) / (5-Y) Desired.
つま先接地法による足踏みを用いた回転角検出について説明した。古典的な足踏み検査は本来回転角を測定するものである。Foulage testが動揺の定量化だけでなく、回転角も測定可能であることの意義は大きい。 The rotation angle detection using the stepping toe contact method was explained. A classic tread test essentially measures the angle of rotation. Significantly, the Foulage test can measure not only fluctuations but also rotation angles.
Claims (20)
前記つま先接地法による足踏みは、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするものであり、
前記踏み台の面方向に、互いに直交するｘ軸とｙ軸とから形成されるｘ−ｙ平面を取り、
前記装置は、
被験者が載る１つの踏み台と、
つま先接地法による足踏み前において、被験者が前記踏み台上で静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第１座標（ｘ，ｙ）として取得する手段と、
つま先接地法による足踏み後において、被験者が前記踏み台上で足踏み終了時の立ち位置において静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第２座標（ｘ，ｙ）として取得する手段と、
身体の回転中心（ｘ，ｙ）を、左右の足の拇指球接地部を結ぶ線上から選択し、前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線との角度を、身体の回転によって生じた回転角として取得する手段と、
を備えた、回転角検出装置。 A rotation angle detection device using a toe grounding method,
The stepping by the toe grounding method is to subject the subject to stepping up for a predetermined time at a constant tempo by alternately raising the heels while putting on the toes on the platform.
Taking the xy plane formed by the x axis and the y axis perpendicular to each other in the surface direction of the step,
The device is
One step on which the subject is placed,
Means for acquiring , as the first coordinates (x, y), the center position of the subject when the subject stands still on the platform before stepping on the toe grounding method;
Means for acquiring , as the second coordinates (x, y), the subject's center of swing when the subject stands still at the standing position at the end of the stepping on the platform after stepping on the toe grounding method;
The center of rotation (x, y) of the body is selected from the line connecting the toe ball contact portions of the left and right feet, and the line connecting the center of rotation and the first coordinate is connected to the center of rotation and the second coordinate. Means for obtaining an angle with the line as a rotation angle caused by the rotation of the body;
A rotation angle detection device comprising:
前記回転中心の座標を取得する手段と、
前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と被験者の前後軸との角度αを取得する手段と、
前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線と被験者の前後軸との角度βを取得する手段と、
前記角度αと前記角度βの差から回転角を取得する手段と、
からなる、請求項２に記載の回転角検出装置。 The means for obtaining the rotation angle comprises:
Means for obtaining coordinates of the rotation center;
Means for obtaining an angle α between a line connecting the rotation center and the first coordinate and the longitudinal axis of the subject ;
Means for obtaining an angle β between a line connecting the center of rotation and the second coordinate and the longitudinal axis of the subject ;
Means for obtaining a rotation angle from a difference between the angle α and the angle β;
The rotation angle detection device according to claim 2, comprising:
前記第１座標、前記第２座標から回転方向を推定する手段と、
回転方向から決定した軸足に基づいて回転中心となる拇指球接地部を決定する手段と、
を備えている、請求項２〜５いずれか１項に記載の回転角検出装置。 The apparatus further comprises:
Means for estimating a rotation direction from the first coordinate and the second coordinate;
Means for determining a thumb ball grounding portion serving as a rotation center based on a shaft foot determined from a rotation direction;
The rotation angle detection device according to claim 2, comprising:
前記つま先接地法による足踏みは、被験者が踏み台上でつま先をつけたまま踵を交互に上げて一定のテンポで所定時間足踏みするものであり、
前記踏み台の面方向に、互いに直交するｘ軸とｙ軸とから形成されるｘ−ｙ平面を取り、
前記方法は、
つま先接地法による足踏み前において、被験者が前記踏み台上で静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第１座標（ｘ，ｙ）として取得するステップと、
つま先接地法による足踏み後において、被験者が前記踏み台上で足踏み終了時の立ち位置において静止起立した時の被験者の動揺中心位置を第２座標（ｘ，ｙ）として取得するステップと、
身体の回転中心（ｘ，ｙ）を、左右の足の拇指球接地部を結ぶ線上から選択し、前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線との角度を、身体の回転によって生じた回転角として取得するステップと、
を備えた、回転角検出方法。 It is a rotation angle detection method using a stepping on toe grounding method,
The stepping by the toe grounding method is to subject the subject to stepping up for a predetermined time at a constant tempo by alternately raising the heels while putting on the toes on the platform.
Taking the xy plane formed by the x axis and the y axis perpendicular to each other in the surface direction of the step,
The method
Obtaining a swing center position of the subject when the subject stands still on the platform, as a first coordinate (x, y) before stepping on the toe grounding method;
Obtaining a swing center position of the subject as a second coordinate (x, y) when the subject stands still at the standing position at the end of stepping on the platform after stepping on the toe grounding method;
The center of rotation (x, y) of the body is selected from the line connecting the toe ball contact portions of the left and right feet, and the line connecting the center of rotation and the first coordinate is connected to the center of rotation and the second coordinate. Obtaining an angle with the line as a rotation angle caused by rotation of the body;
A rotation angle detection method comprising:
前記回転中心の座標を取得するステップと、
前記回転中心と前記第１座標とを結ぶ線と被験者の前後軸との角度αを取得するステップと、
前記回転中心と前記第２座標とを結ぶ線と被験者の前後軸との角度βを取得するステップと、
前記角度αと前記角度βの差から回転角を取得するステップと、
からなる、請求項１２に記載の回転角検出方法。 The step of obtaining the rotation angle includes:
Obtaining coordinates of the center of rotation;
Obtaining an angle α between a line connecting the center of rotation and the first coordinate and the longitudinal axis of the subject ;
Obtaining an angle β between a line connecting the center of rotation and the second coordinate and the longitudinal axis of the subject ;
Obtaining a rotation angle from a difference between the angle α and the angle β;
The rotation angle detection method according to claim 12, comprising:
前記第１座標、前記第２座標から回転方向を推定するステップと、
回転方向から決定した軸足に基づいて回転中心となる拇指球接地部を決定するステップと、
を備えている、請求項１２〜１５いずれか１項に記載の回転角検出方法。 The method further comprises :
Estimating a rotation direction from the first coordinates and the second coordinates;
Determining a thumb ball grounding portion as a center of rotation based on the axis foot determined from the rotation direction;
The rotation angle detection method according to any one of claims 12 to 15, further comprising:
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