JP2003079599A

JP2003079599A - バランス能力評価装置

Info

Publication number: JP2003079599A
Application number: JP2001272651A
Authority: JP
Inventors: Norio Nakano; 紀夫中野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-18
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP4196049B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被験者の立位バランス能力を客観的かつ定量
的に被験者に提示することができて、体力チェックや健
康管理に役立てることができるものとする。【解決手段】上面に立った被験者の重心位置変動を捉
える重心動揺計測部１と、被験者の属性情報の入力用の
属性情報取得部２と、重心動揺計測部１から得た重心動
揺データから導く重心動揺評価データと属性情報取得部
２から得た属性情報とを、過去の被験者の重心動揺評価
データ及び属性情報を含むデータベース５中の重心動揺
評価データ及び属性情報と比較して被験者の重心動揺に
関する評価を出力する比較評価部３と、比較評価部３で
得た評価を表示出力する表示出力部４とからなる。デー
タベース５に蓄積されたデータと比較した状態の評価を
被験者に示すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立位バランス能力に
関する体力チェックあるいは立位バランス機能の評価を
行うためのバランス能力評価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立位、つまり直立起立姿勢時に観察され
る重心動揺は、ヒトのバランス機能を詳細に評価できる
データであり、このために従来より耳鼻咽喉科や神経内
科領域において、重心動揺計（ＪＩＳＴ１１９０等
参照）を用いて重心動揺の軌跡表示やパラメータ演算を
実施し、平衡機能の正常／異常の判定を行っている。

【０００３】ところで、ヒトのバランス能力は、平衡機
能の観点から見て正常な範囲内であっても、大きな個人
差が存在しており、例えば成人では年齢が高い人ほど重
心動揺の量や大きさが増える傾向（加齢変化）があるこ
とが知られている（「日本人の直立能力について」平
沢ら J.Anthrop. Soc. Nippon；８７（２）：８１−９
２（１９７９）、「立位保持能力の加齢変化」橋詰ら
日本老年医学会雑誌２３：８５−９１（１９８６）な
ど）。また、同一個人内でも覚醒度や体調によって重心
動揺の量や大きさが変動することが知られている（T.Na
kano, et al.:“Nineteen-hour variation of postural
sway, alertness and rectal temperature during sle
ep deprivation", Psychiatry and Clinical Neuroscie
nces 55(3),P277-278, 2001）。

【０００４】このような重心動揺の増大といった形で観
察される「バランス能力の低下」という状況は、姿勢維
持筋力や神経系の機能が何らかの原因で低下しているこ
とを示唆するものであり、高齢者では転倒による骨折を
招く恐れがあるために、健康管理上重要なチェック項目
となりえる。バランス能力をチェックし、若い人のレベ
ルに維持することは重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そして前記重心動揺
は、平衡機能の正常／異常の判定のほかに、「立位バラ
ンス能力」の評価に役立てることが可能であるが、重心
動揺計を用いて従来行われていた重心動揺の計測と評価
は、主として医師や研究者向けのものであり、専門的な
技能を必要とし、そこでのノウハウをそのまま一般健常
者のバランス能力評価に活用することは困難であった。
特に一般の利用者が自分で簡便にバランス能力をチェッ
クすることは困雌であった。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは被験者の立位バラン
ス能力を客観的かつ定量的に被験者に提示することがで
きて、体力チェックや健康管理に役立てることができる
バランス能力評価装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係るバ
ランス能力評価装置は、上面に立った被験者の重心位置
変動を捉える重心動揺計測部と、被験者の属性情報の入
力用の属性情報取得部と、上記重心動揺計測部から得た
重心動揺データから導く重心動揺評価データと属性情報
取得部から得た属性情報とを、過去の被験者の重心動揺
評価データ及び属性情報を含むデータベース中の重心動
揺評価データ及び属性情報と比較して被験者の重心動揺
に関する評価を出力する比較評価部と、比較評価部で得
た評価を表示出力する表示出力部とからなることに特徴
を有している。

【０００８】被験者の重心動揺の評価データを単独で提
示するのではなく、多数の被験者の評価データをまとめ
たデータベース中の評価データとの比較の上で提示する
ことで、被験者にバランス能力がどの程度であるかを判
断しやすくしたものである。

【０００９】この時、表示出力部がグラフ描画領域を有
して、比較評価部は被験者の評価データと上記データベ
ース中の評価データで属性情報が被験者の属性情報に対
応する評価データとを上記グラフ描画領域に描いたＸＹ
グラフ上で対応させて表示出力部において描画するもの
であっったり、重心動揺計測部から得られる重心動揺デ
ータを定量評価して得た被験者の評価データを上記デー
タベース中の評価データと比較して順位付けして上記表
示出力部にその順位を表示するものであったり、比較評
価部は重心動揺計測部から得られる重心動揺データを定
量評価して得た被験者の評価データを上記表示出力部に
年齢に対応する数値で表示するものであったりするのが
好ましい。

【００１０】また、比較評価部は重心動揺計測部から得
られる重心動揺データを定量評価して得た被験者の安定
立位可能な重心の前後移動範囲の評価データを上記表示
出力部に被験者の足部長に対応した長さの足型と対応さ
せて表示するものであることも好ましい。

【００１１】また、比較評価部は重心動揺計測部から得
た被験者の重心動揺データから導く重心動揺評価データ
と属性情報取得部から得た被験者の属性情報とを、上記
データベース中に追加してデータベースを更新するもの
としておくのが好ましい。

【００１２】比較評価部は被験者の過去の評価データを
データベースから抽出して被験者の評価データの履歴を
表示出力部に表示するものであってもよい。

【００１３】重心動揺計測部は、右足用計測ユニット
と、左足用計測ユニットと、計測時に両者の干渉を防ぐ
隔離板とからなるものを好適に用いることができる。

【００１４】また、重心動揺計測部による計測動作に関
する音声ガイダンスを発信する発信部と、被験者の応答
を受け付ける受信部とを備えて、受信動揺計測部は発信
部から発信した音声ガイダンスに対する被験者からの応
答に応じて測定動作を進めるものが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、このバランス能力評価装置は、図
１に示すように、上面に立った被験者の重心位置変動を
捉える重心動揺計測部１と、被験者の属性情報の入力用
の属性情報取得部２と、パーソナルコンピュータ等で構
成される比較評価部３と、そのディスプレーで構成され
る表示出力部４と、データベース５とからなるもので、
上記属性情報取得部２は、ここでは比較評価部３である
パーソナルコンピュータに接続されたタッチパネルやキ
ーボード、テンキーボード等で構成している。

【００１６】上記データベース５は重心動揺計測部１に
よって多数の健常な被験者の重心動揺データを計測し、
この重心動揺データから導いた重心動揺評価データを各
被験者の属性情報とともに収録したもので、属性情報と
しては、性別、年齢、氏名、身長、足部長などを、重心
動揺評価データとしては、動揺矩形範囲を示す矩形面
積、軌跡長、前後動揺テスト時の前後移動範囲などを収
録している。

【００１７】なお、これら重心動揺評価データは、比較
評価部３における重心動揺データ演算部３０において重
心動揺計測部１で得られた重心動揺データを一定の演算
式に基づいて定量評価することで得ている。また、属性
情報は属性情報取得部２を通じて得ている。

【００１８】重心動揺データを得るための重心動揺計測
部１として、ここでは左足用計測ユニット１１と右足用
計測ユニット１２とを１枚の底板１０上に配置したもの
を用いており、両者の間には相互干渉を防ぐための隔離
板１３を立てている。この隔離板１３は、足を閉じて立
位姿勢をとるテストを行う場合に、右足の荷重が左足用
の計測ユニット１１の計測値に影響を与えてしまった
り、逆に左足の荷重が右足用の計測ユニット１２の計測
値に影響を与えてしまったりすることを防ぐもので、隔
離板１３の底は底板１０に接して立てておくことで、左
右の計測ユニット１１，１２から独立させている。隔離
板１３は左右の足で挟まれた時の変形に対して元に戻る
性質があることが好ましく、これ故に柔軟性のある樹脂
を材質としているものが好ましい。このように構成した
重心動揺計測部１は、足を閉じた姿勢でも左右足にかか
る荷重の違いや左右足の重心動揺データの違いを検討す
ることができる。ちなみにバランス能力の低い被験者で
は、左右足の荷重バランスや制御バランスが均等でない
ことが多い。

【００１９】また、この重心動揺計測部１では、測定時
に立つ位置を示す足型のマーク１４を設けているととも
に、つま先位置を規定するための指示部１５をその上面
に設けている。このために、被験者はつま先を指示部１
５にあわせ、左右足で隔離板１３を挟むようにして立位
姿勢をとることで、計測補助者がいなくとも正確に足位
置を合わせることができる。なお、指示部１５はつま先
が当たる突部が好適であるが、重心動揺計測部１の上面
に引いた線であってもよい。

【００２０】このバランス能力評価装置を用いて被験者
のバランス能力の評価を行うにあたっては、被験者に属
性情報取得部２から前記属性を入力してもらった上で、
被験者に重心動揺計測部１に立ってもらい、たとえば閉
眼状態での所定時間内の重心位置の動揺軌跡データを取
ったり、直立姿勢のまま体を前後に傾けることでどこま
で重心を前後に移動させることができるかという前後傾
テストを行う。

【００２１】そして重心動揺計測部１から出力される重
心動揺データ、すなわちＸＹ座標（この座標は被験者の
足底が接している板の上の位置に対応している）の時系
列データは、比較評価部３における演算で重心動揺デー
タの特徴を定量的に示す「矩形面積」や「軌跡長」とい
った数値（重心動揺評価データ）に変換される。

【００２２】比較評価部３は、上記重心動揺データ演算
部３０のほかに、被験者の属性情報の内容に対応してデ
ータベース検索を行うデータベース検索部３１を備えて
おり、たとえば被験者と同じ性別及び同じ年齢（あるい
は同じ年代）の者の評価データをデータベース５から検
索抽出する。この時の検索条件は複数設定し、論理積や
論理和といった論理演算によって該当するデータ群を取
得するようになっていることが好ましい。また、氏名を
検索条件とすることで、同一人物の過去の評価データを
検索抽出することができるようにしておくのも好まし
い。

【００２３】そして検索抽出された評価データ群は、ま
ず代表値演算機能部３２において、代表値が演算され
る。つまり、矩形面積平均値や軌跡長平均値などが演算
される。そして被験者の評価データは評価機能部におい
て上記代表値と比較評価され、所定の表示プロセスを経
て表示出力部４へ送られ、一般の利用者に分かりやすい
かたちで提示される。

【００２４】図３(a)はこの提示の一例を示しており、
被験者の重心動揺の軌跡（これは重心動揺計測部１から
出力される重心動揺データを直接観測したもの）を、重
心動揺のＸ方向の平均値及びＹ方向平均値がＸＹグラフ
の中央になるように重心動揺データを変換して表示する
とともに、比較評価部３で演算された被験者の矩形面積
イを表示し、さらにデータベースから抽出され代表値に
演算された同性同年代の矩形面積ロを重ねて表示してい
る。この結果、図示例では一見して被験者の矩形面積イ
が同性同年代の平均値（矩形面積ロ）に比べて、前後方
向に大きく動揺していることが理解できる。

【００２５】このように重心動揺データの評価結果とデ
ータベース５中の対応する属性を有している重心動揺評
価データとをＸＹグラフ上で対応させて描画すること
で、数値に頼ることなく視認性に優れた比較表示がで
き、客観的に且つ簡便にバランス能力のチェックを行う
ことができる。なお、ＸＹグラフ上に描画するのが実行
矩形面積や実行円面積であってもよい。

【００２６】また、分析結果として、図３(b)に示すよ
うに、数値で矩形面積、総軌跡長、実行矩形面積などを
同性同年代の評価データの代表値と並べて表示してもよ
く、また、被験者が過去にもバランス能力のチェックを
行っている場合、図３(c)に示すように、過去の測定の
平均値と並べて表示するようにしてもよい。さらに、過
去数回の評価データを図４に示すように時系列的に並べ
てグラフ化表示すれば、バランス能力の履歴（推移）を
確実に把握することができるものとなる。

【００２７】また、図５に示すように、被験者の重心動
揺評価データをデータベース５中の同性同年代の対応す
る重心動揺評価データのデータ群と比較して順位付けし
て、表示出力部４において表示するのも好ましい。ここ
ではデータベースから抽出した同年代のデータ群を一般
によく用いられる重心動揺評価指数（たとえば矩形面
積）を横軸にして分布図を書き、この分布図に被験者の
重心動揺評価データを重ねて描画することで、同世代の
データの分布の中での被験者の順位（偏差）が容易に確
認できるようにしている。また、同世代のデータ数（５
６０）の中で、最も矩形面積が小さい（バランス能力に
優れていると考えられる）データから数えて何番目にあ
たるかの順位（２５１）及び１００人換算で何位にあた
るかの数値による表示も行うようにしてもよい。

【００２８】また、被験者の重心動揺データを上記比較
表示部３において年齢に対応する数値に変換して表示出
力部４において表示するようにしてもよい。重心動揺デ
ータを定量評価した時、矩形面積や総軌跡長には加齢変
化が見られることが前述のように過去の研究から明らか
になっている。従って、データベース５から例えば各年
代の矩形面積のデータ群を抽出し、縦軸に矩形面積、横
軸に年齢をとって各年齢の代表値を計算して隣接する年
齢の代表値同士を線で結べば、図６に示すような年齢カ
ーブを描くことができるとともに、この年齢カーブは年
齢＝ｆ（矩形面積）という関数ｆとして表現することが
でき、被験者の重心動揺データから矩形面積を演算して
上記式に代入すれば、計測結果を年齢に対応する数値に
変換することができ、この年齢を表示することで、被験
者は自身のバランス能力が何歳相当のものであるかを知
ることができる。なお、加齢変化が見られる指標は数多
いので、年齢＝ｆ（矩形面積）＋ｆ（総軌跡長）＋ｆ（実行矩形
面積）というように複数の指標を組み合わせてもよい。

【００２９】以上の比較評価は、閉眼条件で立位姿勢を
とった時の重心動揺をもとにしたものであるが、バラン
ス能力の評価は、直立姿勢のまま体を前後に傾けること
でどこまで重心を前後に移動させることができるかとい
うテストによっても得ることができるとともに、このテ
ストは加齢の影響が出やすいものとなっている。

【００３０】このテストを行う場合、被験者の足のサイ
ズ（足部長）を予め属性情報取得部２から入力しておく
とともに、被験者に体を前後に傾けるように指示して計
測した重心動揺データを用い、前後移動範囲（％）＝（最後傾位置−最前傾位置）÷足
部長さ×１００の演算によって安定立位可能な重心の前後移動範囲
（％）を得る。

【００３１】この指標（前後移動範囲α）は図７のよう
に上記表示出力部４において被験者の足部長に対応した
長さの足型７と対応させて表示することで、視認性に優
れたものとすることができる。なお、前後移動範囲αが
足のつま先からどの程度かかと方向へ進んだ位置にある
かは、重心動揺計測部１に前記つま先位置を規定するた
めの指示部１５につま先を合わせていたと仮定すること
で行っている。

【００３２】重心動揺計測部１に上記指示部１５がない
場合は、前後移動範囲αの中心が足型７のどの前後位置
にくるのかが定かでなくなるが、この場合は、足型７に
おける足のつま先からかかと方向へ足部長の５５〜６０
％進んだ位置Ｌにくるように前後移動範囲αと足型７と
を描画するのが好ましい。図７中のＧは自然立位位置で
の重心位置を示しているマークである。また、ここでは
左右の足の荷重比も表示するようにしている。

【００３３】以上のバランス能力評価の各表示は、いず
れか一つだけを行うのではなく、すべてを行ってもよい
のはもちろんである。

【００３４】ところで、このようにして被験者のバラン
ス能力のチェックを行った時、この被験者から得られた
評価データは、その属性情報とともにデータベース５に
追加データとして書き込んでいくようにしている。計測
毎にデータベース５を更新し、サンプルデータの蓄積量
を増やすことでデータベース５の信頼性を高めることが
でき、その後のバランス能力の評価の精度を向上させる
ことができる。

【００３５】また、重心動揺を正しく計測するには、被
験者に対して姿勢や動作（足位置、足の開閉状態、手の
位置、眼の開閉状態、前傾後傾状態、腰や膝の屈伸状態
など）の指示を与える必要がある。これらの指示は、音
声ガイドを用いて行えば、計測手技に詳しいスタッフが
いなくても、正確な重心動揺計測が可能となる。たとえ
ば比較評価部３をパソコンで、表示出力部４をモニター
で構成している場合、音声ガイダンス発信部となるスピ
ーカーをさらに追加することで、「足型に合わせて足を閉じ、「気をつけ」の姿勢でお立
ちください」「テストは３０秒間、目を閉じて行います」「余分な力を入れずに体が揺れないよう努力してくださ
い」「Ｅｎｔｅｒキーを押すと開始します」「準備ができたらＥｎｔｅｒを押し、目を閉じてくださ
い。」「計測を開始します」「次の計測へ進むにはＥｎｔｅｒを押してください」「再計測したい場合、Ｄｅｌｅｔｅを押してください」といった音声ガイドを画面表示によるガイドに加えて行
うことができる。

【００３６】また、キーボードやテンキーを被験者の応
答を受け付ける受信部として利用することで、被験者と
装置とが双方向的なやり取りを伴って計測を実施するこ
とができ、正確な指示を必要とする様々なバランステス
トを実施して結果を評価することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明においては、被験者
の重心動揺データの評価結果を、既に蓄積したデータベ
ース中の評価データと比較して表示するために、専門的
な知識を持たない被験者でも自分のバランス能力の目安
を知ることができるものであり、殊に被験者の属性情報
を用いて対応する属性情報を持つ評価データをデータベ
ースから抽出して比較表示するために、被験者にとって
自身のバランス能力がどの程度であるかをより明確に知
ることができる。

【００３８】また、被験者の評価データと上記データベ
ース中の評価データで属性情報が被験者の属性情報に対
応する評価データとを上記グラフ描画領域に描いたＸＹ
グラフ上で対応させて表示出力部において描画すること
で、被験者にとってより理解しやすいものとすることが
できる。

【００３９】また順位付けして順位を表示しても、被験
者は自身のバランス能力がどの程度のものであるかを容
易に把握することができるものとなる。

【００４０】また、年齢に対応する数値で表示するよう
にしても、被験者はバランス能力の目安を容易に理解す
ることができる。

【００４１】また、被験者の安定立位可能な重心の前後
移動範囲の評価データを上記表示出力部に被験者の足部
長に対応した長さの足型と対応させて表示するもので
も、被験者自身が自分のバランス能力の目安を視覚的に
容易に理解できるものとなる。

【００４２】さらに比較評価部は被験者の過去の評価デ
ータをデータベースから抽出して被験者の評価データの
履歴を表示出力部に表示すると、被験者はバランス体力
の変化を知ることができ、長期的な健康管理に役立てる
ことができる。

【００４３】そして、重心動揺計測部から得た被験者の
重心動揺データから導く重心動揺評価データと属性情報
取得部から得た被験者の属性情報とを、上記データベー
ス中に追加してデータベースを更新するものであれば、
サンプルデータの蓄積量の増加により、バランス能力の
評価の精度を向上させることができる。

【００４４】また、重心動揺計測部が右足用計測ユニッ
トと左足用計測ユニットと計測時に両者の干渉を防ぐ隔
離板とからなるものであれば、左右の足を揃えた姿勢で
も左右独立に荷重や重心動揺を計測することができ、左
右の足を肩幅に開いて計測する場合よりも正確なバラン
ス能力の評価を行うことができる。

【００４５】また、重心動揺計測部による計測動作に関
する音声ガイダンスを発信する発信部と、被験者の応答
を受け付ける受信部とを備えて、受信動揺計測部は発信
部から発信した音声ガイダンスに対する被験者からの応
答に応じて測定動作を進めるものであると、被験者一人
でも計測が可能となり、検査費用の削減に貢献すること
ができるとともに、専門的な知識を持つ検査技師がいな
くとも、正しい手続きで一連のテストを実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の概略図である。

【図２】同上のブロック図である。

【図３】(a)(b)(c)の同上のバランス能力評価結果の表
示の一例を示す説明図である。

【図４】同上のバランス能力評価結果の表示の他例を示
す説明図である。

【図５】同上のバランス能力評価結果の表示のさらに一
例を示す説明図である。

【図６】同上のバランス能力評価結果の表示の別の例を
示す説明図である。

【図７】同上のバランス能力評価結果の表示のさらに別
の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１重心動揺計測部２属性情報取得部３比較評価部４表示出力部５データベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に立った被験者の重心位置変動を捉
える重心動揺計測部と、被験者の属性情報の入力用の属
性情報取得部と、上記重心動揺計測部から得た重心動揺
データから導く重心動揺評価データと属性情報取得部か
ら得た属性情報とを、過去の被験者の重心動揺評価デー
タ及び属性情報を含むデータベース中の重心動揺評価デ
ータ及び属性情報と比較して被験者の重心動揺に関する
評価を出力する比較評価部と、比較評価部で得た評価を
表示出力する表示出力部とからなることを特徴とするバ
ランス能力評価装置。
【請求項２】表示出力部はグラフ描画領域を有してお
り、比較評価部は被験者の評価データと上記データベー
ス中の評価データで属性情報が被験者の属性情報に対応
する評価データとを上記グラフ描画領域に描いたＸＹグ
ラフ上で対応させて表示出力部において描画するもので
あることを特徴とする請求項１のバランス能力評価装
置。
【請求項３】比較評価部は重心動揺計測部から得られ
る重心動揺データを定量評価して得た被験者の評価デー
タを上記データベース中の評価データと比較して順位付
けして上記表示出力部にその順位を表示するものである
ことを特徴とする請求項１のバランス能力評価装置。
【請求項４】比較評価部は重心動揺計測部から得られ
る重心動揺データを定量評価して得た被験者の評価デー
タを上記表示出力部に年齢に対応する数値で表示するも
のであることを特徴とする請求項１のバランス能力評価
装置。
【請求項５】比較評価部は重心動揺計測部から得られ
る重心動揺データを定量評価して得た被験者の安定立位
可能な重心の前後移動範囲の評価データを上記表示出力
部に被験者の足部長に対応した長さの足型と対応させて
表示するものであることを特徴とする請求項１のバラン
ス能力評価装置。
【請求項６】比較評価部は重心動揺計測部から得た被
験者の重心動揺データから導く重心動揺評価データと属
性情報取得部から得た被験者の属性情報とを、上記デー
タベース中に追加してデータベースを更新するものであ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかのバランス
能力評価装置。
【請求項７】比較評価部は被験者の過去の評価データ
をデータベースから抽出して被験者の評価データの履歴
を表示出力部に表示するものであることを特徴とする請
求項１のバランス能力評価装置。
【請求項８】重心動揺計測部は、右足用計測ユニット
と、左足用計測ユニットと、計測時に両者の干渉を防ぐ
隔離板とからなることを特徴とする請求項１〜７のいず
れかのバランス能力評価装置。
【請求項９】重心動揺計測部による計測動作に関する
音声ガイダンスを発信する発信部と、被験者の応答を受
け付ける受信部とを備えて、受信動揺計測部は発信部か
ら発信した音声ガイダンスに対する被験者からの応答に
応じて測定動作を進めるものであることを特徴とする請
求項１のバランス能力評価装置。