JP2002524179A - 対象のスウェイを測定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による対象のスウェイ測定方法は、支持面（２）の上に立っている対象（１）の体と、支持面（２）から２自由度を有する傾斜可能なジョイント（４，５）で支持されたスティックまたは等価なもの（３）とを連結し（６，７，８）、スティックまたは等価なもの（３）に伝達されたスウェイモーションを測定する（１１）ことが特徴である。測定において、スティック（３）は硬い関節をモデル化したものである。本発明はさらに、上記の方法に対応する装置にも関するものである。本発明によって、対象の実際のスウェイモーションを正確に測定して、後の処理、プリント（１７）、保存及び分析のためにデジタルデータに変換することができる。7

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、対象を支持面に立たせてスウェイを測定する、対象のスウェイの測
定方法に関するものである。また、本発明は対象のスウェイを測定する装置にも
関するものである。

【０００２】 医学の多くの分野で患者が自身の平行を維持する能力を測定する必要がある。
これは、例えば、性向や能力試験のような種々のテストや、高齢者の健康状態調
査に関連するものである。この種のテストによって神経系の疾患や対象の平行感
覚に影響を与えるその他の疾患が示唆されることもある。

【０００３】 重心位置の動きと平行を維持するための反応を間接的に測定する多くの方法と
装置が開発されてきた。ある方法では、対象をプラットフォーム上に置いて傾斜
角と対応する力を測定する。他の方法では、対象の足によってプラットフォーム
の種々の位置に加えられる圧力又は力を測定する。対象が平行を保とうとする能
力は、例えば、ロンバーグテストと称するテストで対象のスウェイを測定するこ
とで試験される。スウェイはしばしば目視のみで評価される。シャフトにペンを
取り付けて、シャフトの一端を対象の体に取り付けて、スウェイをペンによって
紙に描かせる方法も提案されている。しかし、シャフトが長くなければならない
ので、体の小さなねじれ方向の動きも大きく表現され、スウェイが変形されて表
示された印象を生じさせることになる。

【０００４】 現在のところ、スウェイそのものを測定することができる方法や装置は提案さ
れていない。検出装置を体に直接取り付ける方法は、例えば、膝等の関節の小さ
な動きによっても検出装置の位置が変わり、上下方向の加速度を生じる。スウェ
イを正確に測定することが不可能だったので、スウェイを解析することによって
対象の健康状態や能力に関する情報を得ることは不可能であった。本発明の目的
は、前述の問題を解決するスウェイの測定方法と装置を提供することである。

【０００５】 この目的を達成するために、本発明によるスウェイの測定方法は請求項１に記
載した特徴によって特徴付けられる。本発明による方法のさらに別の実施例は請
求項２ないし４に規定されるものである。

【０００６】 本発明によるスウェイの測定装置は、請求項５に規定された特徴によって特徴
付けられる。本発明に基づく装置のさらに別の実施例は請求項６ないし８に規定
されるものである。

【０００７】 本発明による方法と装置の長所の内の１つは、固定された支持面、例えば床に
対する実際のスウェイモーションを測定することができることである。時刻毎又
は累積されたスウェイモーション変数の値を測定し、スウェイモーションを記憶
装置に記憶して、種々の数学的方法で分析を行う。

【０００８】 以下に、本発明といくつかの実施例を、図面を参照しながらより詳細に説明す
る。

【０００９】 図１（ａ）、１（ｂ）と１（ｃ）は、３つの側面の組み合わせによって本発明
の方法を示すものであり、３つの部分の組み合わせは、発明による測定の様子を
示す。本発明においては、例えば床である、固定された支持面２の上の対象１の
スウェイモーションが、対象の近傍に設けられたスティックあるいはこれと同等
なもの３に伝達されることが肝要である（図１（ａ））。このスティックは対象
の剛な足をモデル化しており、例えば、プラスティックやアルミのような、軽量
で剛性の高い、適切な材料でできていることが必要である。スティック３は、２
自由度を有する支持構造５によって対象が立っている面２に取り付けられており
、図１（ａ）で矢印ｘとｙとで示したように、自由に傾くことができ、どの方向
についても摩擦は可能な限り小さい。測定を単純で実行容易なものにするために
は、スティック３は回転しない方が好ましい。測定の間、スティック３の下端部
を所定の位置に維持するために、支持構造５は支持板４に取り付けられており、
これが支持面２に強固に固定されている。これは支持板４を十分な重量を有する
材料で作るか、支持板４を支持面２に取り付けることによって達成することがで
きる。

【００１０】 図１（ｂ）は、対象１のスウェイモーションをスティック３に伝達する様子を
図示したものである。体のスウェイモーションをスティックの動きに変換するた
めに、対象１の体の回りには、突片８が取り付けられたプレート７を有するベル
ト６を取り付ける。支持面２から、スティック３の先端と突片８までの距離は、
Ｈ１である。対象１の体とスティック３は、一方では可能な限り対象のスウェイ
モーションを伝達しなければならず、他方では、スウェイモーションに伴うステ
ィックの傾斜を可能な限り阻害しないように連結しなければならない。明らかに
、スティック３は可能な限り体に近くなければならないが、スティックと体が接
触してはならない。連結手段、例えば、突片８は、体の回転がスティックの動き
に与える影響が可能な限り小さくなるように、可能な限り短くなければならない
。体とスティックの連結について図６と７を参照しながら以下に、より詳細に検
討する。

【００１１】 図１（ｃ）では、スティック３の動きを測定するための手段をさらに示した。
対象１は、測定手順に従って所定の姿勢をとっている。ここではいわゆるロンバ
ーグテストの手順にしたがって、対象は足１０を前向きにそろえて、腕９は手の
ひらを下にむけて水平に伸ばしている。測定の間、対象は目を閉じている。ベル
トは、対象の呼吸による横隔膜の動きが測定に可能な限り影響を与えないように
、十分に下のほうに取り付ける。対象の骨盤の隆起部の高さが、ベルトの適当な
取り付け位置である。

【００１２】 図１（ｃ）に示した例では、スティック３の動きを、スティック３の下端部近
傍に設けた角度検出装置１１で測定する。このようにすることで、上下方向の加
速度が測定に与える影響を最小限にすることができる。測定器具１３は、インタ
ーフェースユニット１４と所定の高さにおけるスティック３の動きに対応する曲
線１７を表示するマイクロコンピュータ１５，１６が含まれる。

【００１３】 図６と７は、スティックと対象の体にスティックを取り付ける手段をより詳細
に示したものである。スティック３の長さは無段階で調節することができる。下
の部分２１と上の部分２２はテレスコープ式のジョイント接続されており、通常
のクランプリング２３によって、ジョイントを緩めて長さを調節したり締め付け
たりすることができる。下端部のジョイントは、支持板４に取り付けたブラケッ
ト２９に対して、第１のスイングピース２７がピン２８によって回転自在に取り
付けられるので、角度が可変である。一方、他のスイングピース２５が、当該第
１のスイングピース２７にピン２６によって角度可変に取り付けられている。ピ
ン２６とピン２８の軸は、互いに直交している。スティック３の下端部２１は別
のスイングピース２５に取り付けられている。角度検出装置１１は、スティック
の下端部２１にブラケット３１とネジ３２で取り付けられたプレート３０に取り
付けられている。検出装置１１からはケーブル１２が引き出されて、測定機器ま
でつながっている。半球状のマグネット２４がスティック３の上端部に取り付け
られている。

【００１４】 図７は、図６に示したスティックを対象の体に取り付ける手段を示すものであ
る。柔軟性のあるベルト６の端部には、両端部をつなぎ合わせる手段３４、３５
が設けられている。ベルトは長さを調節することができる（図示しない）。プレ
ート７がベルトに取り付けられ、金属の突片８が、ヒンジ機構３３を介してプレ
ートに取り付けられている。ヒンジ３３は、水平方向を向いており、金属の突片
８は図示したように上下方向にのみ回動することができる。スティック３の先端
に設けた磁石２４が吸着することができるように、好適な金属の突片８を設ける
。この種の取り付け器具を使用することによって、突片８とスティック３の間に
大きな歪を生じることなく、小さな角度変化が許容される。スティックの重量と
摩擦は小さいので、磁石アタッチメントが滑ることはない。

【００１５】 図８は、別の検出装置構成を示すものである。スウィングピース２７と２５の
ピボットピンは、それぞれ（破線で示したように）対応するポテンショメータ４
０と３６の軸３７に接続されている。胴体４２と３９がコネクタ４２と３８から
それぞれ（図示しない）測定装置まで導かれている。ポテンショメータ４０は、
支持板４またはこれに取り付けられたブラケット２９に取り付けられていなけれ
ばならず、ポテンショメータ３６は第１のスイングピース２７（取り付け部は図
示されていない）に取り付けられていなければならない。

【００１６】 図９は、測定例をブロック図によって詳細に示したものである。検出装置４４
からのアナログ信号にブロック４５でフィルタ処理を行う。ローパスフィルタに
よって外乱と高周波が重畳されることを防止する。次に、ブロック４６でアナロ
グ／デジタル変換を行う。ブロック４７では信号をデジタルとして処理して、実
時間でスクリーン（ブロック４８）上への表示を行い、測定結果を場合によって
は記録し（ブロック４９）、例えば、結果を所望の方法で分析する（ブロック５
０）。実際は、図１（ｃ）に示すように、測定装置は基本的には、適当な測定イ
ンターフェースを備えたマイクロコンピュータからなる。

【００１７】 ポテンショメータの角度検出装置は、ｘ方向と、ｙ方向の傾斜角を示すアナロ
グ信号を送り出す。測定結果を比較しやすくするために、角度の変化を、例えば
、支持面から８０ｃｍの高さのように、一定の長さのスティックに基づいて、ｘ
方向及びｙ方向の変位に変換しても良い。角度検出装置の精度がプラスマイナス
０．０１度であれば、このようにして得たスティックのスウェイによる動きの精
度はプラスマイナス０．１ｍｍである。

【００１８】 ｘ方向と、ｙ方向の周波数をスペクトル分析することを考慮すると、サンプリ
ング周波数は、検出すべき最も高い周波数の少なくとも２倍でなければならない
。周波数スペクトルの大部分は４Ｈｚ未満である。したがって、サンプリング周
波数は少なくとも８Ｈｚでなければならず、スウェイモーションの重要な特徴を
全て検出するためには２０Ｈｚ以上であることが望ましい。サンプリング周波数
が低すぎると、スウェイモーションの分析結果を誤る可能性がある。

【００１９】 スウェイの測定時間は３０秒から６０秒の間であることが推奨される。６０秒
以上の測定では、対象が集中力を失いがちである。

【００２０】 測定結果は例えば以下に述べるような方法で処理することができる。所定の高
さのスウェイの動きに変換された測定データをｘとｙの値の組としてコンピュー
タの記憶装置に記憶し、サンプリング周波数にしたがってｘ−ｙ図を描く。測定
開始時のスティックの位置にかかわらず、最初に記録した点を０，０点と仮定す
ることができる。測定が終了すると、スウェイモーションが０，０点の周囲で起
きたと仮定して、動きのデータをｘ−ｙ座標におきなおす。（ｘ，ｙ）で表され
た点毎に、前の測定点に対する距離とその間の動きの速さとを算出する。算出さ
れた距離を全て合計することで、対象の体の所望の高さにおける動きの総延長が
得られる。総延長と時刻毎の速さを、次の組の値を変換する前に印刷しても良い
。測定が終了すると、全ての時刻毎の速度を合計して測定点の数で割ることで平
均速度を求めることができる。同様に、動きのデータの曲線の包絡線を図形的に
表示してその表面積を計算することもできる。ｘ方向と、ｙ方向のスウェイの動
きは、例えば、ヒストグラムと標準偏差を算出して個別に分析することもできる
。スウェイモーションの周波数分析を行うこともできる。

【００２１】 図２から図５は、本発明に基づく測定方法による結果と、当該測定結果を処理
したものの例である。測定例は、多発硬化症患者に対して図１（ｃ）に示す方法
で行ったものである。図２は動きデータの曲線、つまり、６０秒の測定時間内に
、スティックが地面から８０センチの位置で描いた軌跡を示すものである。図３
は、動きデータ曲線の包絡線を図示したもので、その表面積は８．２１平方ｃｍ
であった。図４は、ｘ方向とｙ方向の変位のヒストグラム、つまり、変位の大き
さと方向とでサンプル点の数を分類したものである。この場合には算出された標
準偏差は、ｘ方向に０．５３ｃｍ、ｙ方向に０．９３ｃｍであり、ヒストグラム
に付記しても良い。図５は、ｘ方向とｙ方向のスウェイモーションの周波数分析
結果である。

【００２２】 本発明の方法と装置によって、対象の体から短い接続器具によって硬いスティ
ックに伝達されたスウェイモーションを測定し、記録することができる。したが
って、スティックのスウェイモーションは、体の実際のスウェイモーションにき
わめて正確に従う。記録されたスウェイモーションは容易に解析することができ
る。前述のもの以外にも解析方法は多く存在することは当然である。測定の手順
として、上述のロンバーグテストの測定手順を適用することによってスウェイを
有効に測定することができる。測定手順と環境もまた簡単に変更して、測定方法
の変更による結果の変化を分析することもできる。一方で何が正常なスウェイで
あって、何が特定の疾患又はその他の異常状態に特徴的なスウェイであるかを示
す判断基準や参照すべき測定値を得る可能性が示されている。本発明によって、
広い範囲の肉体的な特徴を有する対象に関して比較可能な結果を得るために標準
的なスウェイの測定方法を確立する可能性が示された。

【００２３】 対象の体の異なる高さのスウェイを同時に測定することも可能である。複数の
スティックまたは等価なものを対象の近傍に立てて、それぞれをスウェイを伝達
する手段を介して対象の体の異なる高さと連結することで、測定を実施すること
ができる。各スティックの動きを個別に、ただし同時に測定する。この方法によ
って、スウェイの質と、異なる理由によっておきたそれらの変化に関する新しい
情報を得ることができる。

【００２４】 本発明に基づく測定を上述以外の種々の方法で実施できることは明らかである
。スティックの変わりに、他の形状のものを使用することができる。例えば、ス
ティックまたは等価なものの動きを、角度検出装置またはポテンショメータ以外
の方法で測定することも可能である。１つの可能性として、スティックの動きを
２台のカメラで撮影することがある。同様に、支持と傾斜に関する構造や、対象
の体と連結する方法には非常に広いバリエーションが考えられる。

【００２５】 本発明には、添付の請求の範囲の範囲で変更を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）、１（ｂ）と１（ｃ）は、本発明による方法と装置の
実施例を模式的に図示したものである。

【図２】 図２は、本発明の方法と装置を用いて測定し、記録したスウェイ
モーション曲線を例示したものである。

【図３】 図３は、図２に示したスウェイモーション曲線の包絡線とその表
面積を計算したものの概要を示したものである。

【図４】 図４は、図２に示したスウェイモーションのｘ方向と、ｙ方向の
微分値のヒストグラムを示すものである。

【図５】 図５は、図２に示したスウェイモーションのｘ方向と、ｙ方向の
周波数分析結果である。

【図６】 図６は、本発明による装置の１実施例に含まれるスティックと検
出装置の実例を概念的に示すものである。

【図７】 図７は、本発明に基づく装置の１つの実施例に含まれる、測定対
象の体にスティックを取り付ける手段の実例を概念的に示すものである。

【図８】 図８は、本発明に基づく装置の１つの実施例に含まれる検出装置
の実例を概念的に示すものである。

【図９】 図９は、本発明に基づく装置の１つの実施例に含まれる測定と分
析手段の例を示すブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2F063 AA03 AA37 BA29 BD08 DA02 DA05 DA11 DD03 FA01 KA01 ZA01 2F069 AA03 AA71 AA93 BB40 GG01 GG06 GG12 GG21 GG62 HH04 MM01 NN02 NN07 NN08 NN25 QQ05 4C038 VA11 VB40 VC20

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定のために支持面（２）の上に立った対象（１）のスウェ
   イを測定する方法であって、 支持面（２）上の対象（１）の近傍にスティック又は等価なもの（３）を、ど
   の方向にも自由に傾斜できるように支持面から立て（図１（ａ））、 体の動きをスティック又は等価なものに伝達するように、スティック又は等価
   なもの（３）を、支持面（２）から所定の距離（Ｈ１）の位置において対象（１
   ）の体と連結し（図１（ｂ））、 スティック又は等価なもの（３）の動きを検出する（図１（ｃ））ことを特徴
   とする方法。
2. 【請求項２】 スティック又は等価なもの（３）の測定された動きを、後の
   処理と分析、および／または、測定結果の所望の方法による表示のためにデジタ
   ルデータに変換することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 スティックまたは等価なもの（３）と対象（１）の体とを、
   対象（１）の骨盤の高さで連結することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 スティックまたは等価なもの（３）の検出された動きから、
   支持面から所定の標準高さにおけるスティックまたは等価なものの動きを演算す
   ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 スティックまたは等価なもの（３）と、 支持面（２）からスティックまたは等価なもの（３）を立てて、スティックま
   たは等価なもの（３）がどの方向にも自由に傾くことができるように支持する手
   段（４，５）と（図１（ａ））、 スティックまたは等価なもの（３）と、スティックまたは等価なものの近傍に
   立っている対象（１）の体とを、支持面（２）から所定の距離で連結する手段（
   ６，７，８）と、 スティックまたは等価なもの（３）の動きを検出する手段（１１，１２，１３
   ）とを具備する対象のスウェイ測定装置。
6. 【請求項６】 スティックまたは等価なものを支持面から支持して傾斜を許
   容する手段（２１，２２）は、２自由度の継ぎ手機構（２５，２６，２７，２８
   ，２９）を有することを特徴とする請求項５に記載のスウェイ測定装置。
7. 【請求項７】 スティックまたは等価なもの（３）の動きを検出する手段（
   ２１，２２）は、角度検出装置かポテンショメータ（３６，４０）のような角度
   を測定することができる検出装置を含むものであることを特徴とする請求項５に
   記載のスウェイ測定装置。
8. 【請求項８】 スティックまたは等価なもの（３）の検出された動きを、後
   のデータ処理と、分析、および／または、所望の方法によるデータ表示（１７）
   のために（４６，４７，４８，４９，５０）、デジタルデータに変換する手段（
   １３，１４，１５，１６）を有することを特徴とする請求項５に記載のスウェイ
   測定装置（図２ないし図５）。