JP2015058324A - 起立支援装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本開示の一実施形態に係る起立支援装置は、計測部と、検出部と、判定部とを含む。計測部は、測定対象者の重心位置の加速度を示す重心加速度を計測する。検出部は、前記測定対象者の臀部と接触する接触面において、該臀部が接触しているかどうかを検出する。判定部は、前記重心加速度の変動における第1の極値と該第1の極値の次に現れる第2の極値とが出現するタイミングで前記臀部が前記接触面に接触しているかどうかに基づいて、該測定対象者の起立能力を判定する。
【選択図】図1
Description
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る起立支援装置について図1のブロック図を参照して説明する。
第1の実施形態に係る起立支援装置100は、重心加速度計測部101、接触検出部102、起立能力判定部103および出力部104を含む。
重心加速度の具体的な算出方法としては、加速度センサであれば、測定対象者の体幹付近に装着し、加速度を測定するとともに、地磁気センサなどで鉛直方向を判定することで重心加速度を算出できる。また、画像またはモーションキャプチャであれば、関節の位置から重心位置を算出することで、重心加速度を算出できる。重量計の場合は、加速度は床反力と比例関係を有するので、この比例関係を用いて重心加速度を得ることができる。本実施形態では、測定対象者の荷重を支える床面に重量計(以下、床面重量計と呼ぶ)を組み込む場合を想定する。本実施形態においては、床面重量計から得られた全床反力を重心加速度に相当する量として用いる。
出力部104は、起立能力判定部103から判定結果を受け取り、判定結果を外部に出力する。出力部104は、測定対象者に対して判定結果を出力するもので、例えば表示により出力するディスプレイである。判定結果は測定対象者の起立能力を示すデータであり、例えばレベルの数値、レベルの数値に基づいた起立能力を示す指標等である。なお、出力部104は、起立能力を示すデータに加えて、重心加速度のデータ(時間履歴)を出力してもよい。
なお、全床反力の極大値および極小値を判定しにくい場合は、移動平均またはフィルタを用いて平滑化することによりノイズを除去したのちに極大値および極小値を判定すればよい。または、ノイズ成分以上の変化が観測される場合に極大値および極小値を判定するなどの方法を用いてもよい。
図3は、測定対象者が起立した場合の全床反力および座面床反力の変動を時系列で示した図である。縦軸の左側が重心加速度[mm/s2]を、縦軸の右側が荷重[kgf]、横軸が時間[s]をそれぞれ示す。また、上のグラフ301が全床反力の時系列データであり、下のグラフ302が座面床反力の時系列データである。
図4に示すように、全床反力が極大値をとるタイミングTaおよび全床反力が極小値をとるタイミングTbの両方で、座面床反力がゼロとならない。すなわち、座面から測定対象者の臀部が離れていない(座ったまま)か、起立しようとしたときに測定されるはずの極大値がノイズに埋もれる程度しか計測できなかったと想定されるので、この場合は、測定対象者は起立不可能と判定し、「起立不可能(レベル3)」と判定する。
また、中間レベル(レベル2)は、図3および図4のデータ波形のどちらにも属さないようなデータ変動を、レベル1およびレベル3以外の状態である中間レベル(レベル2)と判定すればよい。
第1の実施形態の変形例として、上述した中間レベルをさらに詳細に分類してもよい。
第1の実施形態の変形例に係る起立能力判定部103の判定処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。ここでは、中間レベルをさらに2段階に分類し、起立能力のレベルを合計4段階で判定する例を示す。また、ステップS201からステップS205までの処理は、図2と同様であるのでここでの説明を省略する。加えて、便宜上ステップS205の起立不可能のレベルを「起立不可能(レベル4)」とする。
ステップS503では、極大値のタイミングでは臀部を浮かせることができないものの、その後最終的に臀部を浮かせて起立できることを示すので、起立可能(レベル1)よりも起立時間がかかるが起立が可能である「起立可能(レベル2)」と判定する。以上で判定処理を終了する。
図6は、起立可能(レベル2)である場合の全床反力および座面床反力の変動を時系列で示した図である。
加速度の大きさに基づいて起立能力を判定する一例について図8を参照して説明する。
図8は、起立可能(レベル1)と判定される場合の加速度の変位を時系列で示したものであり、縦軸が重心加速度、横軸が時間である。グラフ801はZ軸方向の加速度を示す。グラフ802はY軸方向の加速度を示す。グラフ803は加速度のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の3成分のベクトルの大きさを示す。グラフ803に示すように、起立動作においては、加速度のZ軸方向(鉛直方向)の成分の大きさが支配的なので、3成分のベクトルの大きさにも鉛直方向の成分と同様の傾向が現れる。よって、第1の極値として極値804が観測され、その後、第2の極値として極値805が観測されれば、測定対象者が勢いよく起立できたと考えられるので、起立能力を起立可能(レベル1)と判定することができる。
第2の実施形態では、起立能力の判定結果を用いて測定対象者の起立動作を補助するアシスト出力部を有する点が異なる。
第2の実施形態に係る起立支援装置900は、重心加速度計測部101、接触検出部102、起立能力判定部103およびアシスト出力部901を含む。なお、アシスト出力部901以外は第1の実施形態に係る起立支援装置100の構成と同様であるのでここでの説明を省略する。
図10(a)に示す起立支援装置1000は、アシスト出力部1001、床1002および椅子1003を含む。
アシスト出力部1001は、アーム1004と把持部1005とを含み、アーム1004に把持部1005が接続される。判定結果に応じた出力で回動する。床1002には、床面重量計が埋設され、全床反力を取得する。椅子1003には、座面重量計が埋設され、座面床反力を取得する。
図10(b)に示すように、測定対象者1050は、椅子1003に座っており、椅子1003から起立する場合に把持部1005を利用して起立する場合を想定する。
このとき、上述の起立支援装置100により判定された起立能力の判定結果に対応して設定された出力で、アーム1004が支点1006を基準に矢印方向(反時計回り)に回動する。測定対象者1050は、把持部1005を把持しているので、アーム1004が回動することにより、起立動作に対して補助することができる。
なお、アーム1004を回動させずに、アーム1004を鉛直方向に上下するように駆動してもよく、この場合も同様のアシスト効果を得ることができる。
図11に示すアシスト出力部1100は、移動部1101と把持部1102とを含む。
移動部1101は、固定手すり1103上に配置され、固定手すり1103上を移動可能に設置される。
なお、ステップS201からステップS205まで、ステップS501からステップS503までは上述の処理と同様であるので説明を省略する。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のMW(ミドルウェア)等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は1つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
Claims (12)
- 測定対象者の重心位置の加速度を示す重心加速度を計測する計測部と、
前記測定対象者の臀部と接触する接触面において、該臀部が接触しているかどうかを検出する検出部と、
前記重心加速度の変動における第1の極値と該第1の極値の次に現れる第2の極値とが出現するタイミングで前記臀部が前記接触面に接触しているかどうかに基づいて、該測定対象者の起立能力を判定する判定部とを具備する起立支援装置。 - 前記重心加速度は、前記重心位置における鉛直方向の加速度を示すものであって、前記鉛直方向の上向きを正とした場合、前記第1の極値は、前記重心加速度の変動における極大値であり、前記第2の極値は、前記重心加速度の変動における極小値である、請求項1に記載の起立支援装置。
- 前記重心加速度は、前記重心位置における加速度の大きさを示すものであって、前記鉛直方向の上向きを正とした場合、前記第1の極値および前記第2の極値は、前記重心加速度の変動における極大値である、請求項1に記載の起立支援装置。
- 前記判定部は、前記起立能力を、起立が可能である第1レベル、起立が不可能である第3レベル、および該第1レベルと該第3レベルとの中間である第2レベルに分ける、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の起立支援装置。
- 前記判定部は、前記第1の極値が出現する第1タイミングで前記臀部が前記接触面に接触していなければ前記第1レベルと判定し、前記第1タイミングで前記臀部が前記接触面に接触しかつ前記第2の極値が出現する第2タイミングで前記臀部が前記接触面に接触していなければ前記第2レベルと判定し、前記第1タイミングおよび前記第2タイミングの両方で前記臀部が前記接触面に接触していれば前記第3レベルと判定する、請求項4に記載の起立支援装置。
- 前記判定部は、前記起立能力を、起立が可能である第1レベル、該第1レベルでの起立時間よりも遅いが起立が可能である第2レベル、前記臀部を前記接触面から離床できるが起立が不可能である第3レベル、および起立が不可能である第4レベルに分ける、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の起立支援装置。
- 前記判定部は、前記第1の極値が出現する第1タイミングで前記臀部が前記接触面に接触していなければ前記第1レベルと判定し、前記第1タイミングで前記臀部が前記接触面に接触しかつ前記第2の極値が出現する第2タイミングで前記臀部が前記接触面に接触しておらず、一定時間内に前記臀部が再び前記接触面に接触しなければ前記第2レベルと判定し、前記第1タイミングで前記臀部が前記接触面に接触しかつ前記第2タイミングで前記臀部が前記接触面に接触しておらず、前記一定時間内に前記臀部が再び前記接触面に接触すれば前記第3レベルと判定し、前記第1タイミングおよび前記第2タイミングの両方で前記臀部が前記接触面に接触していれば前記第4レベルと判定する、請求項6に記載の起立支援装置。
- 前記測定対象者の前記起立能力に関する情報を出力する出力部をさらに具備する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の起立支援装置。
- 前記起立能力のレベルに応じた出力で前記測定対象者の起立動作を補助するアシスト出力部をさらに具備する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の起立支援装置。
- 前記アシスト出力部は、前記起立能力が低いほど前記出力を大きくする、請求項9に記載の起立支援装置。
- 前記アシスト出力部は、モーターを備えるものであって、
前記出力の大きさは、前記モーターのトルクの大きさである、請求項10に記載の起立支援装置。 - 測定対象者の重心位置の加速度を示す重心加速度を計測し、
前記測定対象者の臀部と接触する接触面において、該臀部が接触しているかどうかを検出し、
前記重心加速度の変動における第1の極値と該第1の極値の次に現れる第2の極値とが出現するタイミングで前記臀部が前記接触面に接触しているかどうかに基づいて、該測定対象者の起立能力を判定する起立支援方法。
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