JP2015216953A - 運動能力測定用椅子 - Google Patents

Abstract

【課題】３ｍＴＵＧ測定において、被測定者の各動作に要した時間を自動計測可能な椅子を提供する。【解決手段】椅子１０と被測定者との接触状態を検知する接触検知センサにより、被測定者の起立動作開始及び着座が検出される。接触検知センサには、背もたれ部１４と被測定者との接触状態を検知する背もたれ部接触検知センサ又は座部１２と被測定者との接触状態を検知する座部接触検知センサが含まれる。また、椅子１０の後方端部から被測定者までの距離を検出する人体検出センサ６０により、被測定者の起立及び着座動作開始が検出される。計時手段は、接触検知センサ及び人体検出センサ６０の出力信号に基づいて、被測定者の各動作に要した時間を計測する。【選択図】図５

Description

本発明は、被測定者の運動能力の測定を支援する運動能力測定用椅子に関する。

近年、日本整形外科学会によりロコモティブシンドロームが提唱されている。ロコモティブシンドロームとは、骨や関節、筋肉等の運動器の衰えや障害によって介護が必要となるリスクが高い状態をいう。日本整形外科学会は、「人間は運動器に支えられて生きている。運動器の健康には、医学的評価と対策が重要であるということを日々意識してほしい」というメッセージを込め、ロコモティブシンドロームを提唱している。

ロコモティブシンドロームであるか否か評価するための様々な運動能力測定が提案されている。例えば、被測定者が椅子から立ち上がり、３メートル離れたコーン等の目標に向かって歩行し、目標を回って折り返して再度３メートル歩行して椅子に座るまでの時間を計測する３ｍＴＵＧ（Ｔｉｍｅ ｕｐ ＆ ｇｏ）測定がある。３ｍＴＵＧ測定では、椅子からの起立動作、歩行動作、椅子への着座動作の各動作に要した時間も計測される。３ｍＴＵＧ測定は世界的に用いられている測定方法であり、椅子から立つ、歩く、椅子に座るという日常生活において必要とされる基本動作を評価することが可能である。

３ｍＴＵＧ測定において、被測定者が起立動作、歩行動作、及び着座動作の各動作に要した時間の計測は、測定者等による手動で行なわれている。具体的には、測定者は被測定者の動作を注視し、被測定者の起立動作の開始時点及び完了時点、並びに椅子への着座動作の開始時点及び完了時点においてストップウォッチ等を操作することで各動作に要した時間を計測している。

特開２００７−５１８４３０号公報

上述の通り、３ｍＴＵＧ測定において、被測定者の各動作に要した時間の計測を手動で行っているため、時間の計測に手間がかかっている。さらに、測定者等の手動計測によると、起立又は着座動作の開始又は完了した時点の判断は測定者等の主観によることとなり、計測結果にばらつきが生じるおそれもある。

また、測定者が被測定者の介助を行いながら時間を計測しなければならない場合、正確な時間が計測できないおそれがある上、時間計測に気を取られて介助が疎かになってしまうおそれもある。

以上のような問題を解決するために、３ｍＴＵＧ測定における、被測定者の起立動作、歩行動作、及び着座動作の各動作に要した時間の計測の自動化が望まれている。なお、上記特許文献１に記載の発明は、運動機能検査用椅子に設けられた圧力センサにより被験者の着座姿勢における胴の傾斜（左右へのバランスの不平衡）や、起立動作或いは着座動作中における姿勢自体を検出するものであり、起立動作及び着座動作の開始或いは完了を検出するものではない。また、各動作に要した時間を計測する手段も開示されていない。

本発明の目的は、３ｍＴＵＧ測定において、被測定者の各動作に要した時間を自動計測可能な椅子を提供することにある。

本発明に係る運動能力測定用椅子は、被測定者が、着座している椅子から起立し、所定距離歩行し、再度前記椅子へ着座するまでの時間を計測する運動能力測定に用いられる運動能力測定用椅子であって、前記運動能力測定用椅子と前記被測定者との接触状態を検知することで被測定者の起立動作開始及び着座を検出する接触検知センサと、前記接触検知センサの出力信号に基づいて、前記起立動作開始が検出された時点から前記着座が検出された時点までの時間を計測する計時手段とを備えるものである。

上記構成によれば、運動能力測定用椅子と被測定者との接触を検知する接触検知センサにより、被測定者の当該椅子からの起立動作の開始及び当該椅子への着座が検出される。被測定者が起立動作を開始するとき、例えば背中を椅子の背もたれ部から離す等、被測定者と椅子との接触状態が変化する。したがって、被測定者と運動能力測定用椅子との接触状態を検知する接触検知センサ（例えば運動能力測定用椅子の背もたれ部と被測定者が接触しているか否かを検知する背もたれ部接触検知センサ）によって、被測定者の起立動作の開始を検出することが可能である。同様に、被測定者が着座したとき、例えば背中と椅子の背もたれ部が接触する、或いは臀部と椅子の座部とが接触する等のように、起立動作の開始時同様、被測定者と椅子との接触状態が変化する。したがって、被測定者と運動能力測定用椅子との接触状態を検知する接触検知センサによって、被測定者の着座を検出することが可能である。そして、計時手段は、接触検知センサからの出力信号に基づいて、起立動作開始から着座までの間の時間を計測する。例えば、運動能力測定用椅子の背もたれと被測定者との接触状態が接触から非接触へ切り替わった時点から、同接触状態が非接触から接触へ切り替わった時点までの時間を計測することで、起立動作開始から着座までに要した時間を計測することができる。

望ましくは、前記運動能力測定用椅子の後方端部から前記被測定者までの距離が所定距離以上となったことを検知して前記被測定者の起立を検出する起立検出センサ、をさらに含み、前記計時手段は、前記接触検知センサ及び前記起立検出センサの出力信号に基づき、前記起立動作開始が検出された時点から前記起立が検出された時点までの時間を計測する。

起立検出センサが設けられることで、被測定者の起立を検出することができる。被測定者が運動能力測定用椅子から起立すると、当該椅子の背もたれ部から被測定者までの距離は、着座姿勢或いは起立動作中の姿勢に比して長くなる。したがって、運動能力測定用椅子の背もたれ部と被測定者との距離が所定距離（例えば運動能力測定用椅子の座部の奥行き）より大きくなったことをもって、被測定者の起立を検出することができる。計時手段は、接触検知センサ及び起立検出センサの出力信号に基づいて、被測定者の起立動作の開始から起立に至るまでの時間を計測する。

望ましくは、前記運動能力測定用椅子の後方端部から前記被測定者までの距離が所定距離未満となったことを検知して前記被測定者の着座動作開始を検出する着座動作開始検出センサ、をさらに含み、前記計時手段は、前記接触検知センサ及び前記着座動作開始検出センサの出力信号に基づき、前記着座動作開始が検出された時点から前記着座が検出された時点までの時間を計測する。

着座動作開始検出センサが設けられることで、被測定者の着座動作の開始を検出することができる。被測定者の椅子への着座動作開始直後の姿勢は、起立姿勢から腰をかがめ、臀部が椅子の背もたれ部へ突き出された姿勢となる。したがって、着座動作開始直後の姿勢は、起立姿勢に比して、椅子の後方端部（例えば背もたれ部）から被測定者までの距離が短くなる。したがって、運動能力測定用椅子の後方端部と被測定者との距離が所定距離（例えば運動能力測定用椅子の座部の奥行き）以下となったことをもって、被測定者の着座動作の開始を検出することができる。計時手段は、接触検知センサ及び着座動作開始検出センサの出力信号に基づいて、被測定者の着座動作の開始から着座に至るまでの時間を計測する。

望ましくは、前記計時手段は、前記起立検出センサ及び前記着座動作開始検出センサの出力信号に基づき、前記起立が検出された時点から前記着座動作開始が検出された時点までの時間を前記被測定者の歩行時間として計測する。３ｍＴＵＧ測定においては、被測定者は、椅子から起立した後、３メートルの距離を往復歩行し、椅子へ着座する。したがって、起立が検出された時点から着座動作開始までの時間を計測することで、３メートルの距離の往復歩行に要した時間が計測される。

望ましくは、前記接触検知センサは、前記運動能力測定用椅子の背もたれ部と前記被測定者が接触状態であることを検知する背板センサ、或いは前記運動能力測定用椅子の座部と前記被測定者が接触状態であることを検知する座板センサを含む。接触検知センサを背板センサとすることで、被測定者の背中が運動能力測定用椅子の背もたれ部から離れたことをもって起立動作開始を検出し、また被測定者の背中が運動能力測定用椅子の背もたれ部に接触したことをもって着座を検出可能となる。また、被測定者が腰の悪い者等である場合、着座姿勢において背中を背もたれ部に接触させるのが難しい場合がある。このような場合に、背板センサに代えて座板センサが検出した被測定者との接触状態に応じて起立動作の開始及び着座を検出するようにしてもよい。

本発明によれば、３ｍＴＵＧ測定において、被測定者の各動作に要した時間を自動計測することができる。

３ｍＴＵＧ測定における被測定者の移動経路を示す図である。 本実施形態に係る運動能力測定用椅子の斜視図である。 折り返し地点を示す目標が照射される様子を示す図である。 映し出される目標の例を示す図である。 本実施形態に係る運動能力測定用椅子の一部断面図である。 ３ｍＴＵＧ測定における被測定者の姿勢の変化を示す図である。 図６に示す各姿勢における各センサの検出状態を示す表である。 被測定者の移動経路の始点及び終点が照射される様子を示す図である。 レーザの出射角度が段階的に変更される様子を示す図である。 視標部の可動方向を示す図である。

以下、本発明に係る運動能力測定用椅子の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１を用いて３ｍＴＵＧ測定について説明する。３ｍＴＵＧ測定は、被測定者５０が椅子１０に着座した状態から開始する。まず、被測定者５０は、椅子１０から起立し、椅子１０から３メートル離れた折り返し地点を示す目標４２に向かって歩行する。目標４２付近に達したら、目標４２の周囲を回って折り返し、椅子１０に向かって再び３メートル歩行する。椅子１０に到着したら向きを変え、椅子１０に着座する。椅子１０から起立動作の開始から再度椅子１０へ着座するまでの時間が計測される。また、起立動作、歩行動作、及び着座動作の各動作に要した時間も計測される。

図２は、本実施形態に係る運動能力測定用椅子１０の斜視図である。本実施形態に係る運動能力測定用の椅子１０は、上述の３ｍＴＵＧ測定や歩行測定等の運動能力測定に用いられる椅子である。椅子１０は、被測定者が着座する部分である座部１２、座部１２を支える脚部１６、着座した被測定者の背中を支える背もたれ部１４を有する。座部１２は座板１２ａ及び座板カバー１２ｂを含むことができ、背もたれ部１４は背板１４ａ及び背板カバー１４ｂを含むことができる。座部１２及び背もたれ部１４の詳細な構造については後述する。脚部１６は、椅子１０の左右両側に設けられており、それぞれ前脚１６ａ、後脚１６ｂ及び前脚と後脚の下端同士を結ぶ連結材１６ｃを有する。椅子１０は、さらに左右両側に肘掛部１８を有することができる。肘掛部１８は、前腕を置くためなどに用いられる肘置部１８ａと、肘置部１８ａを支える前支柱１８ｂ及び後支柱１８ｃを有する。前脚１６ａと前支柱１８ｂは１本の直線棒状部材で構成することができ、同様に後脚１６ｂと後支柱１８ｂも１本の直線棒状部材で構成することができる。

運動能力測定用椅子は、上記の態様に限らず、他の様々な態様を採用することができる。例えば、背もたれ部のない態様、肘掛部のない態様、さらに両者ともにない態様を採ることができる。脚部及び肘掛部の態様についても他の態様を採ることができる。例えば、肘掛部について、その後端を背もたれ部に固定し、片持ち支持とした態様とすることができる。

さらに、椅子１０は、運動能力測定中に被測定者の視点の目標となる視標部２４及び運動能力測定に係る情報を表示する表示部２６を有することができる。視標部２４及び表示部２６については、後に詳述する。視標部２４は背もたれ部１４に固定されているが、背もたれ部１４を有さない椅子の場合には、視標部２４を座部１２に固定するようにしてもよい。

椅子１０にはレーザ光源２０ａ〜ｄが設けられる。本実施形態に用いられるレーザ光源は、光を増幅して照射するものである。レーザ光源から壁面や床面等の面に対して可視光であるレーザ光を照射すると照射面において所定の像が映し出される。レーザ光源２０ａ及び２０ｂは、椅子１０の左右の端部に設けられる。より具体的には、肘掛部１８の前支柱１８ｂに固定的に又は着脱可能に装着される。前支柱１８ｂがない態様、さらに肘掛部１８がない態様の椅子においては、レーザ光源２０ａ及び２０ｂを前脚１６ａ、又は座部１２の左右端縁の近傍に設けるようにしてもよい。レーザ光源２０ａ〜ｄのレーザの出射又は停止を制御するために、スイッチ２２ａを有するコントローラ２２が設けられる。

椅子１０に設けられるレーザ光源２０ａ〜ｄは、被測定者の移動のための目標を床面に照射するためのものである。レーザ光源２０ａ〜ｄは、床面に対して可視光であるレーザ光を照射して床面に像を映し出す。当該像が被測定者の移動のための目標となる。レーザ光源２０ａ〜ｄは、床面に像を映し出すためのものであるので、床面に像を映し出す可視光が照射可能であれば、レーザ光源に代えて他の可視光源を用いるようにしてもよい。レーザ光源２０ａ〜ｄは、後述のコントローラ２２に設けられるスイッチ２２ａによりレーザ光が出射あるいは停止される。また、レーザ光が出射したままの状態で放置されることを防ぐために、出射開始後所定時間経過した場合は自動的にレーザ光の出射を止めるようにしてもよい。

レーザ光源２０ａ〜ｄのうち、レーザ光源２０ａ及び２０ｂは、異なる位置に設けられ、床面の同じ位置に向けてレーザ光を照射し、床面のその位置にそれぞれの像を重ねて１つの目標を映し出す。本実施形態においては、当該目標は、上述の３ｍＴＵＧ測定時の被測定者の歩行経路における折り返し地点を示すものである。しかし、レーザ光源２０ａ及び２０ｂにより映し出される目標を３ｍＴＵＧ測定以外の測定に利用してもよい。本実施形態では、目標を映し出すレーザ光源としてレーザ光源２０ａ及び２０ｂの２つのレーザ光源が示されているが、１つ、あるいは３以上のレーザ光源を用いるようにしてもよい。ただし、後述の通り、レーザ光が被測定者に遮られた場合を考慮すると、目標を映し出すためのレーザ光源は複数あった方が好ましい。

被測定者が椅子１０に着座した状態において被測定者によってレーザ光が遮られないように、レーザ光源２０ａ及び２０ｂは椅子１０の左右端部（上述の通り本実施形態においては肘掛部１８の前支柱１８ａ）にそれぞれ設けられている。また、レーザ光源２０ａ及び２０ｂを椅子１０の左右端部に設けることで、３ｍＴＵＧ測定において歩行動作中の被測定者によってレーザ光が遮られ目標が消えてしまうことを防ぐ。

３ｍＴＵＧ測定において、図１に示されるよう、被測定者５０が折り返し地点を左回りに旋回する場合、被測定者５０は、椅子１０から立ち上がると右斜め前方に歩き出す。そうすると、例えば被測定者５０が位置５２にいる場合、椅子１０の右側端部に設けられたレーザ光源２０ａから照射されるレーザ光４０ａが被測定者５０により遮られてしまう。このような場合であっても、椅子１０の左側端部に設けられたレーザ光源２０ｂから照射されるレーザ光４０ｂにより、折り返し位置を示す目標４２が映し出されるため、目標４２が消えてしまうことはない。被測定者５０が右回りに旋回した場合も同様に、レーザ光４０ｂが遮られてしまうが、レーザ光４０ａにより目標４２が映し出されるため、目標４２が消えてしまうことはない。

また、レーザ光源２０ａ及び２０ｂを肘置部１８ａより下側に設けることで、着座した被測定者の腕あるいは手によりレーザ光が遮られることを防ぐことができる。したがって、例えばレーザ光源２０ａ及び２０ｂを脚部１６の前側等に設けるようにしてもよい。なお、着座した測定者によりレーザ光が遮断されることを防ぐには、着座した被測定者の頭上にレーザ光源を設けることも考えられるが、レーザ光が被測定者等の目に入るおそれを考慮すると、レーザ光源は椅子１０の下部、少なくとも着座した被測定者の目の位置より下側に設けるのが好ましい。

レーザ光源２０ｃ及び２０ｄについては図８及び図９を用いて後述する。

コントローラ２２は、椅子１０の制御を行うものである。本実施形態では、コントローラ２２は椅子１０とは別体となっており、両者はケーブルで接続されている。コントローラ２２と椅子１０とが無線通信を行うようにしてもよい。有線で接続される場合は、接続に用いられる線材を、脚部１６、肘掛部１８、座部１２、あるいは背もたれ部１４の内部に配設することができる。線材が椅子１０の外部に出ている部分を極力減らすことで、被測定者等が引っ掛かってつまずいたりする可能性を低減させる。

コントローラ２２に設けられたスイッチ２２ａは、レーザ光源２０ａ〜ｄからのレーザ光を出射あるいは停止するためのものである。また、被測定者が所定の動作を行うのに要した時間を計測するタイマの開始あるいは停止をする機能を有していてもよい。コントローラ２２が椅子１０と別体となっていることで、例えば被測定者の介助者が、運動測定中に被測定者の介助を行いながらレーザ光の出射や停止、あるいはタイマの開始や停止を行うことができる。なお、コントローラ２２は、椅子１０と一体となっていてもよい。

コントローラ２２は、内部にマイクロコンピュータ２２ｂを有している。マイクロコンピュータ２２ｂは、椅子１０に設けられた複数のセンサの出力信号に基づいて、被測定者の動作に要した時間を計測する。複数のセンサ及びマイクロコンピュータ２２ｂについては、図５−図７を用いて後述する。

視標部２４は、運動能力測定中に被測定者の視点を集中させるためのものである。視標部２４は、例えば、被測定者が片脚立ちの姿勢を何秒維持できるかを計測する片脚起立検査、あるいは被測定者に起立姿勢を維持させ、重心動揺計により被測定者の重心の動揺を測定する重心動揺検査等の検査において利用される。片脚起立検査、重心動揺検査等の検査において、被測定者は測定中に視標部２４を視るように指示される。また、視標部２４には、３ｍＴＵＧ測定あるいは歩行測定等動作に要した時間を計測することが必要な測定において、カウントアップタイマを表示するようにしてもよい。

表示部２６は、椅子１０と別体となっており、両者はケーブル等で接続されている。これらが無線通信を行うようにしてもよい。表示部２６には、例えば各レーザ光源がレーザを出射しているか否か等の情報、あるいは視標部２４の表示と同様なタイマ表示が表示される。

図３は、折り返し地点を示す目標が照射される様子を示す図である。図３においては、座部、背もたれ部、肘掛部、脚部、及びレーザ光源２０ａ及び２０ｂ以外の構成要素は省略されている。図３に示されるように、レーザ光源２０ａからレーザ光４０ａが、レーザ光源２０ｂからレーザ光４０ｂが、それぞれ椅子１０から所定距離離れた床面の１点に向けて照射され、折り返し地点を示す像である目標４２を映し出している。

本実施形態においては、目標４２が３ｍＴＵＧ測定における折り返し地点を示すものであるため、椅子１０から目標４２までの距離ｄ１は３メートルとなっている。ｄ１は、レーザ光源２０ａ及び２０ｂの設置高さ（床面からの距離）、及びレーザ光源２０ａ及び２０ｂから出射されるレーザ光４０ａ及び４０ｂの床面に対する出射角度により決定される。ｄ１を容易に３メートルとすることができるよう、レーザ光源２０ａ及び２０ｂの設置高さ及びレーザ光４０ａ及び４０ｂの床面に対する出射角度は、ｄ１が３メートルとなる高さ及び角度に固定されるのが好ましい。あるいは設置高さ又は出射角度は可変であるがｄ１が３メートルとなる高さ又は出射角度においてロックされる機構を有するのが好ましい。また、レーザ光源２０ａ及び２０ｂを着脱可能とした場合、再装着時に、レーザ光源の高さ及び向きが再現されることが好ましい。なお、目標４２を３ｍＴＵＧ測定以外の測定に用いる場合等を考慮して、ｄ１が３メートル以外の距離にも設定可能なようにしてもよい。

図４は、映し出される目標の例を示す図である。レーザ光源２０ａ及び２０ｂにより床面に映し出される目標は、図４（ａ）に示されるようなドット形状４２ａ、図４（ｂ）に示されるようなクロス形状４２ｂ、図４（ｃ）に示されるようなサークル形状４２ｃ、あるいは図４（ｄ）に示されるようなライン形状４２ｄ等であってよい。もちろん、目標の形状はこれらに限られない。３ｍＴＵＧ測定においては折り返し地点の位置が分かればよいので、図４に示されるいずれの形状も好適に用いられることができる。被測定者に目を閉じた状態で所定時間足踏みさせ、測定開始から測定終了までに生じた被測定者の位置の変位を測定する足踏検査等、被測定者の元の位置からの変位を計測する運動能力測定に用いる場合には、位置の変位を測定する基準となる点が示される形状、すなわちドット形状４２ａ、クロス形状４２ｂ（２本の直線の交差点を基準とする）又はサークル形状４２ｃ（サークルの中心を基準とする）が好ましい。また、ライン形状４２ｄは、上述の直線歩行測定等に利用可能である。

本実施形態では、レーザ光源２０ａ及び２０ｂは同一の形状を照射する。レーザ光源２０ａ及び２０ｂが同一の形状を正しく照射すれば、同一の位置に同一の形状の像がずれることなく映し出されるはずである。したがって、レーザ光源２０ａ及び２０ｂを同一の形状を照射するようにしておき、レーザ光源２０ａ及び２０ｂにより映し出された像が互いにずれているか否かを確認することで、レーザ光源２０ａ及び２０ｂのいずれかの設置高さがずれている、あるいはレーザ光４０ａ及び４０ｂのいずれかの出射角度がずれていることが把握可能になる。

前述のように、３ｍＴＵＧ測定においては、被測定者の動作に要する時間を測定している。運動能力測定用椅子１０の計時機能について、次に説明する。図５は、本実施形態に係る運動能力測定用椅子１０の一部断面図を示す。被測定者の椅子１０からの起立動作の開始及び完了、並びに椅子１０への着座動作の開始及び完了を検出するための構成を図２及び図５を参照しながら説明する。

椅子１０には、被測定者の姿勢を検出するための手段が設けられる。具体的には、椅子１０と被測定者との接触状態を検知する接触検知センサ、被測定者の起立動作の完了を検出する起立検出センサ、及び被測定者の着座動作の開始を検出する着座動作開始検出センサが設けられる。

本実施形態においては、接触検知センサは、被測定者の背中が背板に接触したことを検知する背もたれ部接触検知センサと、被測定者が腰を下ろしたことを検知する座部接触検知センサを含む。背もたれ部接触検知センサは、背板１４ａに設けられる背板センサ６０、及び背板センサ６０を覆うように設けられる背板カバー１４ｂを含んで構成される。背板カバー１４ｂは、弾性体を介して背板１４ａに対して装着されている。本実施形態では、弾性体としてばね７２ａ及び７２ｂを用いているが、ゴム、スポンジなどを用いてもよい。また、背面カバー１４ｂ自体を弾性変形する材料で構成してもよい。背板カバー１４ｂは、力が掛かっていない状態ではばね７２ａ及び７２ｂのばね力によって、背板センサ６０から離れた位置にある。背板カバー１４ｂに前方からの力が加わることによって、背板カバー１４ｂがばね７２ａ及び７２ｂのばね力に抗して背板センサ６０に向けて移動し、背板センサ６０に接触すると、背板センサ６０は、接触状態を示す信号を出力する。

座部接触検知センサは、背もたれ部接触検知センサと同様の構成を有し、本実施形態では、座板１２ａに設けられる座板センサ６２、及びばね７０ａ及び７０ｂにより座板１２に装着され座板センサ６２を覆うように設けられる座板カバー１２ｂを含んで構成される。作用についても、背部接触検知センサと同様である。

接触検知センサとして、背もたれ部接触検知センサと座部接触検知センサの両方が設けられてもよいが、背もたれ部接触検知センサと座部接触検知センサのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。例えば、背もたれ部１４を有さない椅子の態様においては、接触検知センサとして座部接触検知センサのみを設けることができる。

起立検出センサ及び着座動作開始検出センサは、いずれも、人体検知センサ６４を含んで構成される。人体検知センサ６４は、このセンサから所定距離以内に物体があるかを検知するセンサである。人体検知センサ６４は、背板１４ａに設けられ、ここから前方の物体を検知する。検知範囲は、座板１２の前端までであり、被測定者が椅子１０の直前で起立姿勢となったときに、被測定者の身体が検出されない程度の範囲とする。したがって、人体センサ６４は、被測定者が着座姿勢から起立動作している間は、物体ありの信号を出力し、起立姿勢となった時点で物体なしの信号を出力する。よって、人体検知センサ６４は、被測定者が起立動作後、起立姿勢となったことを検出する起立検出センサとして機能する。また、人体検知センサ６４は、被測定者が、椅子の前で起立姿勢をとった後、着座動作を開始した時点で物体ありの信号を出力する。よって、人体検知センサ６４は、被測定者の着座動作の開始を検出する着座動作開始検出センサとして機能する。

背板センサ６０、座板センサ６２、及び人体検知センサ６４はコントローラ２２と電気的に接続されている。コントローラ２２はマイクロコンピュータ２２ｂを有する。マイクロコンピュータ２２ｂは計時手段として機能し、これらのセンサの出力信号に基づいて、被測定者の起立動作、歩行動作、及び着座動作の各動作に要した時間の自動計測を行う。以下、各センサについて詳述する。

背板センサ６０は、背もたれ部１４と被測定者との接触状態（接触状態であるか非接触状態であるか）を検出する。被測定者が椅子１０に腰掛け背もたれに寄りかかると、背板カバー１４ｂがばね力に抗して背板センサ６０に向けて移動する。そして、背板カバー１４ｂが背板センサ６０に接触すると、背板センサ６０は信号を出力する。背板センサ６０は、接触／非接触に対応した二値の信号、例えばＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するセンサであってよい。また、背もたれ部１４にかかる圧力を検知する圧力センサとすることができ、所定値以上の圧力を検知している場合に、背もたれ部１４と被測定者が接触していると判定するようにしてもよい。

被測定者が背もたれ部１４の左右あるいは上下方向に偏った位置に背中を接触させた場合、背板センサ６０が設けられた位置によっては正しく接触状態を検知できなくなるおそれがある。背板センサ６０と被測定者との間に背板カバー１４ｂを設けることにより、背板カバー１４ｂにより被測定者からかけられる圧力の位置的な偏りが吸収され、当該圧力が背板センサ６０に伝えられる。被測定者により押されていない状態においては、背板カバー１４ｂは、ばね７２ａ及び７２ｂにより背板センサ６０から離れた位置にあるため、背板カバー１４ｂが背板センサ６０に接触することで背板センサ６０が誤検知してしまうことはない。また、背板カバー１４ｂは背板センサ６０を保護する役割も果たしている。なお、より正確に被測定者との接触状態を検知できるよう、背板センサ６０を複数設けるようにしてもよい。

背板センサ６０の出力信号により、被測定者の起立動作の開始が検出できる。着座姿勢において、被測定者の背中と背もたれ部１４は接触しているが、起立動作の開始直後の姿勢においては、被測定者の背中と背もたれ部１４が離れる。したがって、背板センサ６０が検出する背もたれ部１４と被測定者の接触状態が、接触から非接触へと切り替わったことは、被測定者の起立動作が開始したことを意味する。

また、背板センサ６０の出力信号により、被測定者の着座動作の完了が検出できる。本実施形態においては、着座動作の完了とは被測定者が着座し、背中を背もたれ部１４に接触させたことを意味する。着座動作が完了した時、被測定者の背中と背もたれ部１４は接触している。したがって、背板センサ６０が検出する背もたれ部１４と被測定者の接触状態が、非接触から接触へと切り替わったことは、被測定者の着座動作が完了したことを意味する。

座板センサ６２は、座部１２と被測定者との接触状態を検出するセンサである。座板センサ６２は、背板センサ６０同様、例えば座部１２にかかる圧力を検知する圧力センサであり、所定値以上の圧力を検知している場合に、座部１２と被測定者が接触していると判定する。

背板カバー１４ｂと同様に、座板カバー１２ｂは、被測定者からかけられる圧力の位置的な偏りを吸収し、当該圧力を座板センサ６２に伝える。

座板センサ６２は、背板センサ６０同様、被測定者の起立動作開始及び着座動作完了を検出するためのものである。被測定者が身長の低い者であったり腰の悪い者であったりする場合は、着座姿勢において背中を背もたれ部１４に接触させることが難しい場合がある。このような場合に、背板センサ６０に代えて座板センサ６２からの出力信号により起立動作開始及び着座動作完了を検出する。あるいは、背もたれ部１４を有さない態様の椅子においても、背板センサ６０に代えて座板センサ６２からの出力信号により起立動作開始及び着座動作完了が検出できる。

また、運動能力測定によっては、被測定者が臀部を座部１２に接触させたときに着座動作が完了したと判断する場合がある。このような場合は、座板センサ６２が検出する座部１２と被測定者の接触状態が非接触から接触へと切り替わったことが、被測定者の着座動作が完了したことを意味することになる。

背板センサ６０及び座板センサ６２を併用することで、起立動作及び着座動作中の被測定者の姿勢をより詳細に検出することができる。これについては、図６及び図７を用いて後述する。

人体検知センサ６４は、椅子１０の後方端部から被測定者までの距離を測定する。例えば、赤外線を照射し被測定者からの反射光量に基づいて被測定者までの距離を計測する赤外線距離センサを用いることができる。本実施形態では、人体検知センサ６４は椅子１０の背もたれ部１４に設けられ、背もたれ部１４から被測定者までの水平方向における距離を椅子１０の後方端部から被測定者までの距離として計測している。背もたれ部を有さない態様の椅子においては、人体検知センサ６４を座部１２の後方端部に設けるようにしてもよい。

人体検知センサ６４の出力信号により、被測定者の起立動作の完了が検出できる。本実施形態においては、起立動作の完了とは被測定者が起立姿勢に至ったことを意味する。起立動作が完了した時、被測定者は椅子１０の前に起立した姿勢となっているため、背もたれ部１４から被測定者までの距離は、座部１２の奥行きと同等の距離となる。したがって、背もたれ部１４から被測定者までの距離が座部１２の奥行きよりも長い距離になったと人体検知センサ６４が検出したことは、被測定者が起立動作を完了したことを意味する。被測定者が起立動作を完了したとする基準となる背もたれ部１４から被測定者までの距離は、適宜調整可能であってよい。

また、人体検知センサ６４の出力信号により、被測定者の着座動作の開始が検出できる。着座動作の開始時、被測定者は、腰をかがめ臀部を背もたれ部１４方向に突き出す姿勢となる。このとき、背もたれ部１４から被測定者（の臀部）との距離は座部１２の奥行きよりも短い距離となる。したがって、被測定者までの距離が座部１２の奥行きよりも短い距離となったと人体検知センサ６４が検出したことは、被測定者が着座動作を開始したことを意味する。

上述のように、着座動作開始直後の姿勢において、被測定者の体の部位のうち、背もたれ部１４との距離が最も短くなるのは臀部である。同様に、起立動作においても、起立動作完了直前の姿勢において背もたれ部１４との距離が最も短いのは臀部である。より正確に被測定者の起立動作完了及び着座動作開始を検出できるよう、人体検知センサ６４は、起立動作及び着座動作において被測定者の臀部までの距離を測定できるようにするのが好ましい。例えば、人体検知センサ６４は、起立姿勢における被測定者の臀部あるいは大腿部と同じ高さに取り付けられるのが好ましい。また、被測定者の身長や座高、あるいは座り方等によって人体検知センサ６４の取り付け位置を変更可能としてもよい。

図６は、３ｍＴＵＧ測定における被測定者の姿勢の変化を示す図である。図７は、図６に示す各姿勢における各センサの検出状態を示す表である。図６（ａ）から図６（ｄ）は起立動作を示し、図６（ｅ）は歩行動作を示し、図６（ｆ）から図６（ｉ）は着座動作を示す。以下、図５−図７を用いて、起立動作及び着座動作における被測定者の各姿勢と、各姿勢における背板センサ６０、座板センサ６２、及び人体検知センサ６４の検出状態、及びマイクロコンピュータ２２ｂの動作を説明する。なお、以下の説明において、背板センサ６０の検出状態がＯＮとは、被測定者と背もたれ部１４の接触状態を背板センサ６０が検出している状態をいい、ＯＦＦとは、被測定者と背もたれ部１４の非接触状態を背板センサ６０が検出している状態をいう。座板センサ６２についても同様である。人体検知センサの検出状態がＯＮとは、人体検知センサ６４が検出した被測定者と背もたれ部１４の距離が座部１２の奥行き以下である状態をいい、ＯＦＦとは人体検知センサ６４が検出した被測定者と背もたれ部１４の距離が座部１２の奥行きより大きい状態をいう。

まず、起立動作について説明する。図６（ａ）に示す着座姿勢において、被測定者５０の背中と背もたれ部１４は接触状態であり、被測定者５０の臀部と座部１２は接触状態である。また、背もたれ部１４から被測定者５０までの距離はほぼ０であり、座部１２の奥行き以下となっている。したがって、図６（ａ）の状態においては、図７に示すよう背板センサ６０、座板センサ６２、及び人体検知センサ６４の検出状態はいずれもＯＮである。

図６（ｂ）に示す姿勢は、被測定者５０が椅子１０から立ち上がろうとして、背中を背もたれ部１４から離した姿勢である。すなわち、この姿勢は起立動作開始直後の姿勢（以下第１起立動作中姿勢）である。この状態においては、図７に示すよう背板センサ６０の検出状態がＯＦＦとなるが、座板センサ６２及び人体検知センサ６４の検出状態はＯＮの状態である。背板センサ６０の検出状態がＯＮからＯＦＦとなったことは、被測定者が起立動作を開始したこと意味するため、マイクロコンピュータ２２ｂは、背板センサ６０の検出状態がＯＮからＯＦＦとなったことをトリガとして、タイム計測を開始する。

図６（ｃ）に示す姿勢は、被測定者５０が第１起立動作中姿勢からさらに起立動作を進め、臀部を座部１２から離した状態である（以下第２起立動作中姿勢）。第２起立動作中姿勢は、未だ起立動作の途中である。この状態においては、図７に示すよう座板センサ６２の検出状態がＯＮからＯＦＦへ変わり、背板センサ６０及び座板センサ６２の検出状態がＯＦＦ、人体検知センサ６４の検出状態はＯＮの状態である。

図６（ｄ）に示す姿勢は、被測定者５０が第２起立動作中姿勢からさらに起立動作を進め、起立姿勢となった状態である。本実施形態では、被測定者５０が図６（ｄ）に示す姿勢となったことをもって起立動作の完了とする。この状態においては、背もたれ部１４から被測定者５０までの距離が座部１４の奥行きより大きくなっているため、図７に示すよう人体検知センサ６４の検出状態がＯＦＦへ変わり、背板センサ６０及び座板センサ６２、及び人体検知センサ６４の検出状態はいずれもＯＦＦの状態となる。人体検知センサ６４の検出状態がＯＮからＯＦＦとなったことは、被測定者が起立動作を完了したことを意味するため、マイクロコンピュータ２２ｂは、人体検知センサ６４の検出状態がＯＮからＯＦＦとなったことをトリガとして、タイム（タイム１）を取得する。タイム１は被測定者の起立動作に要した時間となる。

起立動作が完了すると、図６（ｅ）に示すよう、被測定者は歩行動作に入り、続いて着座動作に移る。

次に、着座動作について説明する。図６（ｆ）に示す起立姿勢は、着座動作開始前の姿勢である。図６（ｆ）に示す姿勢と図６（ｄ）に示す姿勢は同じであるため、図７に示すよう背板センサ６０、座板センサ６２、及び人体検知センサ６４の検出状態はいずれもＯＦＦである。

図６（ｇ）に示す姿勢は、被測定者５０が椅子１０に座ろうとして腰をかがめ、臀部を背もたれ部１４側へ突き出した姿勢である。すなわち、この姿勢は着座動作開始直後の姿勢（以下第１着座動作中姿勢）である。この状態においては、未だ被測定者５０は椅子１０に接触していないため、図７に示すよう背板センサ６０及び座板センサ６２の検出状態はＯＦＦのままだが、背もたれ部１４から被測定者５０までの距離が座部１２の奥行き以下となっているため、人体検知センサ６４の検出状態がＯＮの状態へ変わる。人体検知センサ６４の検出状態がＯＦＦからＯＮとなったことは、被測定者が着座動作を開始したことを意味するため、マイクロコンピュータ２２ｂは、人体検知センサ６４の検出状態がＯＮからＯＦＦとなったことをトリガとして、タイム（タイム２）を取得する。タイム２からタイム１を差し引いた時間は被測定者の歩行動作に要した時間となる。

図６（ｈ）に示す姿勢は、被測定者５０が第１着座動作中姿勢からさらに着座動作を進め、臀部を座部１２へ接触させた状態である（以下第２着座動作中姿勢）。本実施形態では、第２着座動作中姿勢は、未だ着座動作の途中とみなす。この状態においては、図７に示すよう座板センサ６２の検出状態がＯＦＦからＯＮへ変わり、背板センサ６０の検出状態がＯＦＦ、座板センサ６２及び人体検知センサ６４の検出状態がＯＮの状態である。

図６（ｉ）に示す姿勢は、被測定者５０が第２着座動作中姿勢からさらに着座動作を進め、着座姿勢となった状態である。本実施形態では、被測定者５０が図６（ｉ）に示す姿勢となったことをもって着座動作の完了とする。この状態においては、図７に示すよう背もたれ部１４と被測定者５０が接触状態となっているため、背板センサ６０の検出状態がＯＮへ変わり、背板センサ６０及び座板センサ６２、及び人体検知センサ６４の検出状態はいずれもＯＮの状態となる。背板センサ６０の検出状態がＯＦＦからＯＮとなったことは、被測定者が着座動作を完了したこと意味するため、マイクロコンピュータ２２ｂは、背板センサ６０の検出状態がＯＦＦからＯＮとなったことをトリガとして、タイム（タイム３）を取得し、タイム計測を終了する。タイム３は被測定者が起立動作開始から着座動作完了までに要した時間であり、タイム３からタイム２を差し引いた時間は被測定者の着座動作に要した時間となる。

なお、上述の通り、マイクロコンピュータ２２ｂは、図６（ｈ）に示す姿勢をもって着座動作完了と判断するようにしてもよい。すなわち、座板センサ６２の検出状態がＯＦＦからＯＮと変わったことをトリガとして、タイム３を取得するようにしてもよい。

また、人体検知センサ６４及び背板センサ６０とともに座板センサ６２も用いることによって、起立動作中及び着座動作中の被測定者５０の姿勢をより細かく識別が可能である。具体的には、上述の通り、座板センサ６２により、第１起立動作中姿勢と第２起立動作中姿勢との識別が可能であり、さらに第１着座動作中姿勢と第２着座動作中姿勢との識別が可能である。マイクロコンピュータ２２ｂは、人体検知センサ６４及び背板センサ６０からの出力信号に加え、座板センサ６２からの出力信号に基づいて、被測定者５０が起立動作開始から第２起立動作中姿勢を取るまでの時間、及び第２起立動作中姿勢となってから起立動作完了までの時間を計測することも可能である。着座動作についても同様に、人体検知センサ６４及び背板センサ６０からの出力信号に加え、座板センサ６２からの出力信号に基づいて、被測定者５０が着座動作開始から第２着座動作中姿勢を取るまでの時間、及び第２着座動作中姿勢となってから着座動作完了までの時間を計測することが可能である。

計測されたタイムは、視標部２４あるいは表示部２６に表示される。また、計測中においては、視標部２４あるいは表示部２６にカウントアップでタイムを表示するようにしてもよい。

以上の通り、椅子１０に被測定者５０の姿勢を識別するための複数のセンサを設けることで、３ｍＴＵＧ測定において従来測定者により手動で行われていた、起立動作、歩行動作、及び着座動作の各動作に被測定者が要した時間の計測を自動化することが可能である。これにより、測定者が各動作の開始あるいは完了時にタイマ等を逐一操作する必要がなくなる。また、測定者による計測時間のばらつきもなくなる。さらに、測定者と介助者が同一のものである場合には、タイマの操作に気を取られずに被測定者の介助に集中することができる。

本実施形態の椅子１０は、３ｍＴＵＧ測定以外の運動測定、例えば前述の歩行測定や直線歩行測定の際の移動のための目標を示す機能を有する。レーザ光源２０ｃ及び２０ｄによりこの機能を実現している。以下、図２及び図８を参照しながらレーザ光源２０ｃ及び２０ｄについて説明する。図８は、レーザ光源２０ｃ及び２０ｄにより、他の目標が照射される様子を示す図である。図８においては、図２同様、座部、背もたれ部、肘掛部、及び脚部のような椅子１０の基本的な構成、並びにレーザ光源２０ｃ及び２０ｄ以外の構成要素は省略されている。

レーザ光源２０ｃ及び２０ｄは、座部１２の下側に設けられている。レーザ光源２０ｃ及び２０ｄが設けられる位置は、被測定者が椅子１０に座るときに邪魔にならず、且つ、床面に適切にレーザ光が照射可能な位置であることが好ましい。例えば、脚部１６の前脚１６ａ等に設けられていてもよい。ただし、レーザ光が被測定者等の目に入る可能性を低減させるよう、椅子１０の下部に設けられるのが好ましい。

レーザ光源２０ｃ及び２０ｄは、床面のそれぞれ異なる位置に対してレーザ光を照射する。すなわち、レーザ光源２０ｃ及び２０ｄにより照射されるレーザ光は、床面のそれぞれ異なる２つの位置に目標を映し出すことになる。これらの目標は、上述の歩行測定等における被測定者の移動経路のための目標を示すものである。

図８に示されるように、レーザ光源２０ｃからレーザ光４０ｃが照射され、床面に直線８０を映し出している。また、レーザ光源２０ｄからレーザ光４０ｄが照射され、床面に直線８２を映し出している。直線８０は、歩行測定における被測定者の始点を示すものであり、直線８２は終点を示すものである。したがって、被測定者は、歩行測定にあたり、直線８０を始点として矢印９０の方向へ歩き出し直線８２まで歩行する。もちろん直線８２を始点とし、直線８０を終点とするようにしてもよい。このように、直線８０及び８２は、従来テープ等で示されていた歩行測定のための被測定者の歩行経路の始点及び終点をテープ等に代わって示している。

また、照射された直線８０を直線歩行測定に用いるようにしてもよい。この場合、被測定者は、直線８０の端部から矢印９２の方向へ目を閉じて歩行するよう指示される。もちろん、直線８２を直線歩行測定に用いるようにしてもよい。

図９は、レーザの出射角度が段階的に変更される様子を示す図である。図８を参照しながら図９を説明する。図９に示される通り、レーザ光源２０ｃは床面の鉛直方向に首ふり可能となっており、レーザ光源２０ｃが照射するレーザ光４０ｃの床面に対する出射角度が変更可能となっている。これにより、レーザ光４０ｃにより照射される直線８０とレーザ光４０ｄにより照射される直線８２との間隔を変更することが可能となる。つまり、歩行検査における被測定者の歩行距離を変更することが可能になる。なお、本実施形態ではレーザ光４０ｃの出射角度のみを変更可能としているが、レーザ光４０ｄの出射角度も変更可能であってよい。

レーザ光４０ｃの出射角度は、任意の角度に設定可能とするようにしてもよいが、出射角度は予め定められた角度に段階的に設定可能とするのが好ましい。本実施形態では、レーザ光源２０ｃの角度（すなわちレーザ光４０ｃの床面に対する出射角度）は３段階に変更可能としている。例えば、直線８０と直線８２の間隔が５メートルとなる第１の角度（図９において実線で示されたレーザ光源２０ｃが示す角度）、直線８０と直線８２の間隔が３メートルとなる第２の角度（図９において２点鎖線で示されたレーザ光源２０ｃ’が示す角度）、及び直線８０と直線８２の間隔が２メートルとなる第３の角度（図９において２点鎖線で示されたレーザ光源２０ｃ’’が示す角度）、の３段階にレーザ光源２０ｃの角度を設定可能としている。これにより、レーザ光源２０ｃの角度によって直線８０と直線８２の間の距離が把握できるようになるため、距離の変更にあたって距離を計測する必要がなくなる。

図１０は、視標部の可動方向を示す図である。視標部２４は、運動能力計測中に被測定者が見る対象であるため、被測定者の目と同じ高さであることが好ましい。したがって、本実施形態においては、床面の鉛直方向（矢印１００の方向）に移動可能であり、且つ、任意の位置で固定可能である。すなわち、視標部２４の設置高さが変更可能となっている。これにより、被測定者に応じて視標部２４を適切な高さに設置することが可能になる。

また、視標部２４は水平方向（矢印１０２の方向）に回転可能である。これにより、被測定者が椅子１０に対してどの方向に位置していても、被測定者に対して視標部２４を向けることが可能になる。

１０ 椅子、１２ 座部、１２ａ 座板、１２ｂ 座板カバー、１４ 背もたれ部、１４ａ 背板、１４ｂ 背板カバー、１６ 脚部、１６ａ 前脚、１６ｂ 後脚、１６ｃ 連結材、１８ 肘掛部、１８ａ 肘置部、１８ｂ 前支柱、１８ｃ 後支柱、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｃ’，２０ｃ’’，２０ｄ レーザ光源、２２ コントローラ、２２ａ スイッチ、２２ｂ マイクロコンピュータ、２４ 視標部、２６ 表示部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ レーザ光、４２ 目標、４２ａ ドット形状、４２ｂ クロス形状、４２ｃ サークル形状、４２ｄ ライン形状、５０ 被測定者、 ５２ 位置、６０ 背板センサ、６２ 座板センサ、６４ 人体検知センサ、７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂ ばね、８０，８２ 直線、９０，９２，１００，１０２ 矢印。

Claims (6)

1. 被測定者が、着座している椅子から起立し、所定距離歩行し、再度前記椅子へ着座するまでの時間を計測する運動能力測定に用いられる運動能力測定用椅子であって、
   前記運動能力測定用椅子と前記被測定者との接触状態を検知することで被測定者の起立動作開始及び着座を検出する接触検知センサと、
   前記接触検知センサの出力信号に基づいて、前記起立動作開始が検出された時点から前記着座が検出された時点までの時間を計測する計時手段と、
   を備えることを特徴とする、運動能力測定用椅子。
2. 前記運動能力測定用椅子の後方端部から前記被測定者までの距離が所定距離以上となったことを検知して前記被測定者の起立を検出する起立検出センサ、
   をさらに含み、
   前記計時手段は、前記接触検知センサ及び前記起立検出センサの出力信号に基づき、前記起立動作開始が検出された時点から前記起立が検出された時点までの時間を計測する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の運動能力測定用椅子。
3. 前記運動能力測定用椅子の後方端部から前記被測定者までの距離が所定距離未満となったことを検知して前記被測定者の着座動作開始を検出する着座動作開始検出センサ、
   をさらに含み、
   前記計時手段は、前記接触検知センサ及び前記着座動作開始検出センサの出力信号に基づき、前記着座動作開始が検出された時点から前記着座が検出された時点までの時間を計測する、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の運動能力測定用椅子。
4. 前記計時手段は、前記起立検出センサ及び前記着座動作開始検出センサの出力信号に基づき、前記起立が検出された時点から前記着座動作開始が検出された時点までの時間を前記被測定者の歩行時間として計測する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の運動能力測定用椅子。
5. 前記接触検知センサは、前記運動能力測定用椅子の背もたれ部と前記被測定者が接触状態であることを検知する背板センサを含む、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の運動能力測定用椅子。
6. 前記接触検知センサは、前記運動能力測定用椅子の座部と前記被測定者が接触状態であることを検知する座板センサを含む、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の運動能力測定用椅子。