JP2018038679A - Standing position posture evaluation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立位姿勢評価装置に関する。 The present invention relates to a standing posture evaluation apparatus.
高齢化社会の到来に伴い、健康寿命・介護予防を阻害する主な要因である、内臓脂肪症候群（メタボリックシンドローム）、運動器症候群（ロコモティブシンドローム）、認知症の予防・早期発見が喫緊の課題となっている。ここで、ロコモティブシンドローム（以下、「ロコモ」と略記する）とは、一般に、加齢等に伴う様々な運動器疾患で、バランス能力、体力、移動能力の低下や転倒で寝たきりや要介護状態に陥るリスクの高い状態をいう。 With the arrival of an aging society, prevention and early detection of visceral fat syndrome (metabolic syndrome), musculoskeletal syndrome (locomotive syndrome), and dementia are urgent issues, which are the main factors that hinder healthy life expectancy and preventive care It has become. Here, locomotive syndrome (hereinafter abbreviated as “locomo”) is a variety of musculoskeletal diseases that accompany aging, etc., resulting in a decrease in balance ability, physical strength, mobility ability and falling into bedridden or needing care. A state with a high risk of falling.
特許文献１には、下肢筋力や運動機能が低下している運動障害者や高齢者等の利用者を対象に、歩行時や起居動作時の安定性を確保して転倒を防止することができる、動作安定支援装置および動作安定支援方法を提供することを目的とした動作安定支援装置が記載されている。利用者の靴底の接地面の圧力を検出する圧力センサ、および、少なくとも一方の靴の側方に安定支持板を展開可能な安定化機構に接続された制御部を備え、圧力センサにより検出された圧力に基づいて、重心位置を算出し、算出した重心位置が支持基底面の外側となるか否かを判定することにより、側方転倒の可能性を判定し、側方転倒の可能性が判定された場合に、安定化機構を制御して安定支持板を展開させる制御を行うことが記載されている。 In Patent Document 1, it is possible to prevent a fall by securing stability at the time of walking or standing motion for users such as a disabled person or an elderly person whose leg muscular strength or motor function is reduced. An operation stability support apparatus for the purpose of providing an operation stability support apparatus and an operation stability support method is described. A pressure sensor for detecting the pressure on the ground contact surface of the shoe sole of the user and a control unit connected to a stabilization mechanism capable of deploying a stable support plate on the side of at least one of the shoes is detected by the pressure sensor. Based on the measured pressure, the center of gravity position is calculated, and by determining whether the calculated center of gravity position is outside the support base surface, the possibility of a side rollover is determined, and the possibility of a side rollover is determined. It is described that when it is determined, the stabilization mechanism is controlled to expand the stable support plate.
特許文献２には、若年者から高齢者まですべての年代の被検者を対象とし、足部バランス修正能力を評価し訓練することで、被検者のバランス能力、及び転倒予防を含めた健康維持管理に役立つことを目的とした足部バランス評価装置が記載されている。計測器の上に両足、または片足で立った被検者の母趾部、母趾球部、小趾球部、及び踵部からの圧変動を捉える計測部と、圧変動計測部から得られる信号を増幅する信号増幅部と、増幅される結果を解析し、解析された結果を保存し、結果から判断された評価を被検者個人間や他人とで比較し、結果から被検者に適した訓練方法を選択する比較評価部、データベース部と、その結果や蓄積した結果から導き出される訓練方法を表示するディスプレイ表示部が記載されている。 Patent Document 2 includes subjects of all ages, from young people to elderly people, who evaluate and train their ability to correct the foot balance, thereby improving their health including balance ability and prevention of falls. A foot balance evaluation device intended to be useful for maintenance is described. Obtained from the pressure variation measurement unit and the measurement unit that captures pressure fluctuations from the testicles of the subject standing on both feet or one leg on the measuring instrument. Analyzing the amplified result and the signal amplification unit that amplifies the signal, storing the analyzed result, comparing the evaluation judged from the result between individual subjects and others, and from the result to the subject A comparative evaluation unit for selecting a suitable training method, a database unit, and a display display unit for displaying a training method derived from the results and accumulated results are described.
特許文献３には、人体の平衡異常を検出する体重計が記載されている。処理ユニットがプレート上に位置するユーザの全体重をセンサの信号から決定し、この体重を表示手段に表示すること、処理ユニットで受信したセンサのデータから比較によって力の分布が不良であることを検出することが記載されている。 Patent Document 3 describes a weight scale that detects an abnormal balance of a human body. The overall weight of the user whose processing unit is located on the plate is determined from the sensor signal and this weight is displayed on the display means, and the force distribution is poor by comparison from the sensor data received by the processing unit. It is described to detect.
特許文献４には、立位姿勢バランス機能の維持・向上のためのトレーニングを行うとともにＣＯＰ動揺および体幹部動揺に基づいて立位姿勢バランスを総合的に評価するシステムが記載されている。人が両足で立って乗ることができる踏み板を有し、踏み板上の人の足圧中心の動揺により所定方向に傾動し、当該傾斜を検出するバランスボードと、バランスボードに乗っている人の頭部の動揺を検出する頭部動揺検出器と、バランスボードおよび頭部動揺検出器の各検出結果を受け、バランスボードの傾斜変動とそれに乗っている人の頭部の動揺とに基づいてその人の立位姿勢バランスを評価する処理装置が記載されている。 Patent Document 4 describes a system that performs training for maintaining and improving the standing posture balance function and comprehensively evaluates the standing posture balance based on COP shaking and trunk shaking. A balance board that has a tread board on which a person can stand and ride with both feet, tilts in a predetermined direction by the swing of the person's center of foot pressure on the tread board, and detects the inclination, and the head of the person on the balance board The head motion detector that detects the motion of the head and the detection results of the balance board and the head motion detector, and the person based on the fluctuation of the balance board tilt and the head motion of the person riding on the balance board A processing apparatus for evaluating the standing posture balance is described.
立位は、筋・骨格・神経・脳の複雑な調整機能で成り立っており、脳が高度に機能してバランスを維持していると考えられる。また、ロコモや認知症の程度、あるいは疲労の程度によって、頭部、身体に関するそれぞれの指標の関係性を含んだ立位姿勢バランスに影響を与えられるものと考えられる。従って、立位姿勢における頭部、身体に関するそれぞれの指標の関係性を含んだバランス（以下、これを「立位姿勢バランス」という）を検証することで、例えばロコモや認知症の程度、あるいは疲労の程度を客観的に評価し得る。 The standing position is composed of complex adjustment functions of muscles, skeleton, nerves, and brain, and it is thought that the brain is highly functional and maintains balance. In addition, the degree of locomotive, dementia, or fatigue may affect the standing posture balance including the relationship between the head and body indicators. Therefore, by examining the balance including the relationship between the head and body indicators in the standing posture (hereinafter referred to as “standing posture balance”), for example, the degree of locomotive or dementia, or fatigue Can be objectively evaluated.
立位姿勢バランスは、例えば、立位姿勢にある評価対象者の頭部、体幹等の各体節の指標が（個人差を踏まえた上で）ほぼ一直線上に整列しているか否かにより判定できるが、一般的な従来技術のように、単に立位姿勢の評価対象者の足の裏の圧力のバランスを評価するだけでは頭部と身体の指標の関係が分からないため、立位姿勢バランスを判定することができない。 The standing posture balance depends on, for example, whether or not the indices of the body segments such as the head and trunk of the evaluation subject in the standing posture are aligned substantially on a straight line (based on individual differences). Although it can be determined, as in the conventional prior art, simply evaluating the pressure balance on the soles of the subjects of the standing posture evaluation does not know the relationship between the head and body indicators, so the standing posture The balance cannot be determined.
本願発明者等は、このような状況に鑑み、特願２０１５−２５５８７５号にて、立位姿勢にある評価対象者の頭部重心を床面に投影した頭部重心位置と、身体重心を床面に投影した身体重心位置をそれぞれ検出する重心位置検出手段と、検出された頭部重心位置と、身体重心位置を用いて評価対象者の立位姿勢バランスを評価する評価手段とを備えるとともに、重心位置検出手段が、頭部重心位置を検出する場合に、評価対象者の頭部に装着されたマーカの頂点を検出する立位姿勢評価装置を提案している。 In view of such a situation, the inventors of the present application disclosed in Japanese Patent Application No. 2015-255875 the head center of gravity position obtained by projecting the head center of gravity of the evaluation subject in a standing posture on the floor and the body center of gravity on the floor. A center-of-gravity position detecting means for detecting the body center-of-gravity position projected on the surface, a detected head center-of-gravity position, and an evaluation means for evaluating the standing posture balance of the evaluation subject using the body center-of-gravity position; When the center-of-gravity position detecting means detects the center-of-gravity position of the head, a standing posture evaluation apparatus that detects the vertex of the marker mounted on the head of the evaluation subject has been proposed.
頭部マーカは、例えば白色の円錐形状とすることができ、頭部マーカの頂点位置を頭上カメラからの最近距離ポイントとして検出することができるが、評価対象者が頭部マーカを正しく装着していればともかく、頭部マーカの装着位置が正しくない場合には、検出位置に誤差が生じ、結果として立位姿勢の評価精度が低下する。 The head marker can be, for example, a white conical shape, and the vertex position of the head marker can be detected as the closest distance point from the overhead camera, but the evaluation subject is wearing the head marker correctly. Anyway, if the mounting position of the head marker is not correct, an error occurs in the detection position, and as a result, the evaluation accuracy of the standing posture is lowered.
本発明の目的は、頭部マーカの装着位置にずれ（傾き）が生じていても立位姿勢の評価精度を担保し得る立位姿勢評価装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a standing posture evaluation apparatus that can ensure the evaluation accuracy of a standing posture even if a deviation (tilt) occurs in the mounting position of the head marker.
請求項１に記載された発明は、立位姿勢にある評価対象者の頭部に装着された頭部マーカを用いて頭部重心を床面に投影した頭部重心位置を頭部マーカの傾きに基づいて補正する補正手段と、前記評価対象者の身体重心を床面に投影した身体重心位置を検出する身体重心位置検出手段と、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置を用いて前記評価対象者の立位姿勢バランスを評価する評価手段とを備える立位姿勢評価装置である。 According to the first aspect of the present invention, the head center-of-gravity position obtained by projecting the head center of gravity onto the floor surface using the head marker mounted on the head of the evaluation subject in the standing posture is the inclination of the head marker. Correction means for correcting based on the body, body gravity center position detection means for detecting the body gravity center position obtained by projecting the body gravity center of the evaluation subject on the floor, and the corrected head gravity center position and the body gravity center position And a standing posture evaluation apparatus comprising: an evaluation means for evaluating the standing posture balance of the evaluation subject.
請求項２に記載された発明は、前記頭部マーカの傾きを評価対象者に報知する報知手段を備える請求項１に記載の立位姿勢評価装置である。 The invention described in claim 2 is the standing posture evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies the evaluation subject of the inclination of the head marker.
請求項３に記載の発明は、前記頭部重心位置は、前記評価対象者の頭上に配置され、前記頭部マーカを撮影する頭上カメラで検出され、前記身体重心位置検出手段は、前記評価対象者が立位姿勢で乗る体圧センサを備え、前記頭部マーカの傾きは、前記体圧センサの基準点と前記頭上カメラを結ぶ垂線に対する傾きである請求項１，２のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 In the invention according to claim 3, the head center-of-gravity position is detected by an overhead camera that is disposed on the head of the evaluation subject and photographs the head marker, and the body center-of-gravity position detection means The body pressure sensor on which the person rides in a standing posture is provided, and the inclination of the head marker is an inclination with respect to a perpendicular connecting the reference point of the body pressure sensor and the overhead camera. It is a standing posture evaluation device.
請求項４に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の距離を閾値と比較することで評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 4 is characterized in that the evaluation means evaluates by comparing a distance between the corrected position of the center of gravity of the head and the position of center of gravity of the body with a threshold value. It is a posture evaluation apparatus.
請求項５に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の少なくともいずれかのリサージュ図形の面積を閾値と比較することで評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 5 is characterized in that the evaluation means evaluates by comparing an area of the corrected Lissajous figure of the head center of gravity position and the body center of gravity position with a threshold value. The standing posture evaluation apparatus according to any one of the above.
請求項６に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の少なくともいずれかのリサージュ図形の総移動距離を閾値と比較することで評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the evaluation means evaluates the total movement distance of the corrected Lissajous figure of at least one of the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position with a threshold value. It is a standing posture evaluation apparatus in any one of -3.
請求項７に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の、測定開始直後及び終了直前のデータを除外して評価する請求項１〜６のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 7 is characterized in that the evaluation means evaluates the corrected head centroid position and body centroid position by excluding data immediately before the start and immediately before the end of measurement. It is a standing posture evaluation apparatus described in the above.
請求項８に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の重心間距離をｄｇｇ、補正された前記頭部重心位置の２次微分値をｂ、補正された前記頭部重心位置のリサージュ図形面積をＳｒｓｂ、前記身体重心位置の２次微分値をａ、前記身体重心位置のリサージュ図形面積をＳｒｓとした場合に、
ｄｇｇが第１閾値を超える、
ｂが第２閾値未満である、
Ｓｒｓｂが第２閾値を超える、
ａが第４閾値未満である、
Ｓｒｓが第５閾値を超える、
ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える、
のいずれの条件も満たされない場合に前記評価対象者の立位姿勢バランスに問題なしと評価し、少なくともいずれかの条件が満たされる場合に問題ありと評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。
The invention according to claim 8 is characterized in that the evaluation means uses dgg as the distance between the center of gravity of the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position, and b as the secondary differential value of the corrected head center of gravity position. When the corrected Lissajous figure area of the head center of gravity position is Srsb, the second derivative value of the body center of gravity position is a, and the Lissajous figure area of the body center of gravity position is Srs,
dgg exceeds the first threshold,
b is less than the second threshold;
Srsb exceeds the second threshold,
a is less than a fourth threshold;
Srs exceeds the fifth threshold,
The sum of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold;
4. When any of the above conditions is not satisfied, the evaluation subject's standing posture balance is evaluated as having no problem, and when at least any of the conditions is satisfied, the problem is evaluated as having a problem. Is a standing posture evaluation apparatus.
請求項９に記載の発明は、前記評価手段は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の重心間距離をｄｇｇ、補正された前記頭部重心位置の２次微分値をｂ、補正された前記頭部重心位置のリサージュ図形面積をＳｒｓｂ、前記身体重心位置の２次微分値をａ、前記身体重心位置のリサージュ図形面積をＳｒｓ、補正された前記頭部重心位置の総移動距離をＬｈｅａｄ、前記身体重心位置の総移動距離をＬｆｐとした場合に、
ｄｇｇが第１閾値を超える、
ｂが第２閾値未満である、
Ｓｒｓｂが第２閾値を超える、
ａが第４閾値未満である、
Ｓｒｓが第５閾値を超える、
ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える、
Ｌｈｅａｄが第７閾値を超える
Ｌｆｐが第８閾値を超える
のいずれの条件も満たされない場合に前記評価対象者の立位姿勢バランスに問題なしと評価し、少なくともいずれかの条件が満たされる場合に問題ありと評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。
The invention according to claim 9 is characterized in that the evaluation means sets the distance between the center of gravity of the corrected head center of gravity and the center of gravity of the body to dgg, and sets the second derivative of the corrected center of gravity of the head to b, The corrected Lissajous figure area of the head center of gravity position is Srsb, the secondary differential value of the body center of gravity position is a, the Lissajous figure area of the body center of gravity position is Srs, and the total movement distance of the corrected head center of gravity position is Is Lhead, and the total movement distance of the body centroid position is Lfp,
dgg exceeds the first threshold,
b is less than the second threshold;
Srsb exceeds the second threshold,
a is less than a fourth threshold;
Srs exceeds the fifth threshold,
The sum of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold;
When Lhead exceeds the seventh threshold value When any condition that Lfp exceeds the eighth threshold value is not satisfied, it is evaluated that there is no problem in the standing posture balance of the evaluation subject, and there is a problem when at least one of the conditions is satisfied It is a standing posture evaluation apparatus in any one of Claims 1-3 evaluated with existence.
請求項１０に記載の発明は、前記Ｓｒｓｂと前記Ｓｒｓの和は、それぞれの前記リサージュ図形を包含する矩形領域の和である請求項８、９のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 10 is the standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 8 and 9, wherein the sum of Srsb and Srs is a sum of rectangular regions including the Lissajous figures. .
請求項１１に記載の発明は、補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置の前記リサージュ図形を異なる色で表示する表示手段を備える請求項５，６，８，９のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 11 is provided with display means for displaying the Lissajous figure of the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position in different colors. Is a standing posture evaluation apparatus.
請求項１２に記載の発明は、補正前の前記頭部重心位置と補正された前記頭部重心位置を表示する表示手段を備える請求項１〜１１のいずれかに記載の立位姿勢評価装置である。 The invention according to claim 12 is the standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 11, further comprising display means for displaying the head center-of-gravity position before correction and the corrected head center-of-gravity position. is there.
請求項１に記載の発明によれば、頭部マーカの装着位置にずれが生じていても立位姿勢の評価精度を担保することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to ensure the evaluation accuracy of the standing posture even if there is a deviation in the mounting position of the head marker.
請求項２に記載の発明によれば、さらに、評価対象者は頭部マーカの傾きを知ることができ、自ら頭部マーカのずれを矯正し得る。 According to the invention described in claim 2, the evaluation subject can further know the inclination of the head marker and can correct the deviation of the head marker by himself.
請求項３に記載の発明によれば、さらに、頭部マーカに所定垂線からの傾きが生じていても立位姿勢の評価精度を担保することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to ensure the evaluation accuracy of the standing posture even if the head marker is inclined from the predetermined perpendicular.
請求項４〜６に記載の発明によれば、さらに、補正された頭部重心位置と検出された身体重心位置を用いて的確に立位姿勢を評価できる。 According to the fourth to sixth aspects of the present invention, the standing posture can be accurately evaluated using the corrected head center of gravity position and the detected body center of gravity position.
請求項７に記載の発明によれば、さらに、信頼性の低いデータを除去して立位姿勢を評価できる。 According to the seventh aspect of the present invention, the standing posture can be evaluated by removing data with low reliability.
請求項８，９に記載の発明によれば、さらに、補正された頭部重心位置と検出された身体重心位置を用いて総合的に立位姿勢を評価できる。 According to the eighth and ninth aspects of the invention, the standing posture can be comprehensively evaluated using the corrected head center-of-gravity position and the detected body center-of-gravity position.
請求項１０に記載の発明によれば、さらに、補正された頭部重心位置と身体重心位置のリサージュ図形の面積を共に用いて的確に立位姿勢を評価できる。 According to the invention described in claim 10, the standing posture can be accurately evaluated by using both the corrected head center-of-gravity position and the area of the Lissajous figure of the body center-of-gravity position.
請求項１１に記載の発明によれは、さらに、補正された頭部重心位置と身体重心位置のリサージュ図形を容易に区別できる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the corrected Lissajous figure of the head center of gravity position and the body center of gravity position can be easily distinguished.
請求項１２に記載の発明によれば、さらに、補正の効果を容易に視認できる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the correction effect can be easily visually confirmed.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態の基本原理について説明する。 First, the basic principle of this embodiment will be described.
本実施形態の基本原理は、頭部、体幹等の各体節の指標がほぼ一直線上に整列しているか否かにより立位姿勢バランスを判定できることを前提とし、頭部の重心と身体（体幹）の重心を検出し、これら頭部重心と身体重心の関係、より詳しくは頭部重心と身体重心をそれぞれ床面に投影して得られる位置関係を評価することで立位姿勢バランスを評価するものである。頭部重心と身体重心をそれぞれ床面に投影して得られる位置が互いにほぼ一致していれば立位姿勢バランスがとれている、あるいは立位姿勢バランスが正常にあるといえ、頭部重心と身体重心をそれぞれ床面に投影して得られる位置が互いに許容範囲を超えて乖離していれば立位姿勢バランスがとれていない、あるいは立位姿勢バランスが異常といえる。ここで、「ほぼ一致」とは、個人差及び統計的誤差を考慮して一定の幅を許容する意である。 The basic principle of this embodiment is based on the premise that the standing posture balance can be determined based on whether or not the indices of the body segments such as the head and the trunk are aligned substantially in a straight line. The posture of the trunk is detected by evaluating the relationship between the center of gravity of the head and the center of gravity of the body, more specifically the positional relationship obtained by projecting the center of gravity of the head and the center of gravity of the body onto the floor. It is something to evaluate. If the position obtained by projecting the center of gravity of the head and the center of gravity of the body onto the floor surface is almost the same, the standing posture balance is taken, or the standing posture balance is normal. If the positions obtained by projecting the center of gravity of the body onto the floor surface deviate from each other beyond an allowable range, the standing posture balance is not achieved or the standing posture balance is abnormal. Here, “substantially match” means that a certain range is allowed in consideration of individual differences and statistical errors.
頭部重心位置（床面に投影した位置）は、例えば立位姿勢の評価対象者を頭上のカメラから撮影して得られた画像から検出することができる。また、身体重心位置（床面に投影した位置）は、例えば立位姿勢の評価対象者が乗る体圧センサからの信号で検出することができる。頭部重心位置は、頭部のみの重心位置であり、身体重心位置は、頭部を含む身体全体の重心位置である。 The head center-of-gravity position (the position projected on the floor surface) can be detected from an image obtained by, for example, photographing an evaluation subject of a standing posture from an overhead camera. The body gravity center position (the position projected on the floor surface) can be detected, for example, by a signal from a body pressure sensor on which a person to be evaluated for standing posture rides. The head center-of-gravity position is the center-of-gravity position of only the head, and the body center-of-gravity position is the center-of-gravity position of the entire body including the head.
２つの重心位置が一致していれば頭部の重心と身体の重心がほぼ同一の鉛直線上にあり立位姿勢バランスがとれていると評価できる。また、２つの重心位置が互いに乖離していれば、その乖離の程度や時間的変化を用いて立位姿勢バランス低下の程度を定量評価できる。本実施形態では、このように単に身体の重心位置のみならず、頭部重心位置と身体重心位置を共に用い、頭部重心位置と身体重心位置を関連付けて立位姿勢バランスを評価する。 If the two center of gravity positions coincide, it can be evaluated that the center of gravity of the head and the center of gravity of the body are substantially on the same vertical line and the standing posture is balanced. Also, if the two barycentric positions are deviated from each other, the degree of the standing posture balance deterioration can be quantitatively evaluated using the degree of the deviation and the temporal change. In this embodiment, not only the center of gravity position of the body but also the head center of gravity position and the body center of gravity position are used together, and the standing posture balance is evaluated by associating the head center of gravity position with the body center of gravity position.
本実施形態では、立位姿勢バランスの低下は、脳のバランス調整機能の低下を反映しているとし、立位姿勢バランスを評価することでロコモ障害や認知症の可能性、あるいは疲労の程度を評価する。 In this embodiment, it is assumed that the decrease in standing posture balance reflects a decrease in the balance adjustment function of the brain, and by evaluating the standing posture balance, the possibility of locomotive disorder or dementia, or the degree of fatigue is reduced. evaluate.
定期検診や人間ドック等の医療機関での診断によりロコモ障害や認知症等を発見することは可能であるが、より簡易な装置で手軽に（日常的に）検査することでロコモ障害や認知症等の可能性を評価できることが望ましい。本実施形態では、カメラと体圧センサと制御装置の簡易な構成でこれを実現する。 Although it is possible to discover locomotive disorders and dementia by regular medical examinations and diagnoses at medical institutions such as medical checkups, locomo disorders and dementia, etc. can be detected easily (daily) using simpler devices. It is desirable to be able to evaluate the possibility of In the present embodiment, this is realized with a simple configuration of a camera, a body pressure sensor, and a control device.
なお、ロコモ障害と認知症、疲労は、言うまでもなく厳密には互いに異なる症例であるが、本実施形態ではこれらに共通する初期症状として立位姿勢バランスの低下に着目し、これを簡易に視認可能に評価するものである。 Needless to say, locomotive disorder, dementia, and fatigue are strictly different from each other, but in this embodiment, attention is paid to a decrease in standing posture balance as an initial symptom common to these cases, and this can be easily visually recognized. It is something to evaluate.
図１は、立位姿勢評価装置１０の外観斜視図を示す。立位姿勢評価装置１０は、評価対象者の身長及び体重を測定する測定器に外観形状が類似しており、評価対象者が立位姿勢で踏み板の上に乗るように構成される。立位姿勢評価装置１０は、頭上３Ｄカメラ１２と、体圧センサ１４と、ディスプレイ１８を備える制御装置１６から構成される。 FIG. 1 is an external perspective view of the standing posture evaluation apparatus 10. The standing posture evaluation device 10 is similar in appearance to a measuring instrument that measures the height and weight of the evaluation subject, and is configured such that the evaluation subject rides on the tread board in a standing posture. The standing posture evaluation device 10 includes a control device 16 including an overhead 3D camera 12, a body pressure sensor 14, and a display 18.
頭上３Ｄカメラ１２は、立位姿勢評価装置１０の支柱上部から水平方向に延設された支持具に下向きに取り付けられる。頭上３Ｄカメラ１２は、評価対象者が立位姿勢評価装置１０の体圧センサ１４の所定位置に足を乗せて立位したときに、評価対象者のほぼ頭上に位置するように支持具に設けられる。頭上３Ｄカメラ１２は、評価対象者を頭上から撮影し、撮影して得られた画像データを制御装置１６に出力する。支持具が支柱に沿って上下動自在とし、評価対象者の身長に応じて評価対象者の頭部と頭上３Ｄカメラ１２との距離を調整可能とするのが好ましい。 The overhead 3D camera 12 is attached downward to a support that extends in the horizontal direction from the upper part of the column of the standing posture evaluation apparatus 10. The overhead 3D camera 12 is provided on the support so that the evaluation subject is positioned substantially above the evaluation subject when the subject stands on a predetermined position of the body pressure sensor 14 of the standing posture evaluation apparatus 10. It is done. The overhead 3D camera 12 captures the evaluation subject from above and outputs image data obtained by capturing to the control device 16. It is preferable that the support is movable up and down along the support so that the distance between the evaluation subject's head and the overhead 3D camera 12 can be adjusted according to the height of the evaluation subject.
一般に、３Ｄカメラは、３次元ディスプレイに表示するための３Ｄコンテンツを撮影するために用いられ、右目用の映像と左目用の映像を撮影できるように、カメラを２個組み合わせたものを用いる。カメラの配置は人間の両目の配置に近くなるように，レンズ間距離を人間の目の間隔に合わせて５０ｍｍ以内に水平に並べる。２台のカメラを一体化させたものを用いることもでき、レンズと撮像素子を１組とし、これを２組用意するもの、右目用と左目用のレンズと一つの撮像素子を組み合わせるものを用いても良い。この場合、撮像素子を右目用レンズ向けと左目用レンズ向けの２領域に分けて、両方の映像を同時に撮影する。本実施形態において、頭上３Ｄカメラ１２は、特に評価対象者の頭部各部との距離を検出するために用いられる。 In general, a 3D camera is used for shooting 3D content to be displayed on a three-dimensional display, and a combination of two cameras is used so that a right-eye video and a left-eye video can be shot. The distance between the lenses is aligned horizontally within 50 mm so that the distance between the lenses matches the distance between the eyes of the human so that the camera is positioned closer to the human eyes. It is also possible to use an integrated unit of two cameras. A lens and an image sensor are used as one set, two sets are prepared, and a right eye lens and a left eye lens are combined with a single image sensor. May be. In this case, the image pickup device is divided into two regions for the right-eye lens and the left-eye lens, and both images are taken simultaneously. In the present embodiment, the overhead 3D camera 12 is particularly used to detect the distance from each part of the head of the evaluation subject.
体圧センサ１４は、立位姿勢評価装置１０の踏み板上に設けられ、評価対象者の体圧を検出する。体圧センサ１４には、人の左右の足形がマークされ、評価対象者はこの足形マークを基準として体圧センサ１４上に足を乗せる。頭上３Ｄカメラ１２と体圧センサ１４との位置関係、より特定的には頭上３Ｄカメラと体圧センサ１４の足形マークとの位置関係は、評価対象者が足形マークに足を乗せて立位したときにその頭上に頭上３Ｄカメラ１２が位置するように位置決めされる。体圧センサ１４は、評価対象者が足を乗せて立位したときの体圧を検出し、体圧データを制御装置１６に出力する。 The body pressure sensor 14 is provided on the tread board of the standing posture evaluation apparatus 10 and detects the body pressure of the person to be evaluated. The body pressure sensor 14 is marked with the left and right foot shapes of the person, and the person to be evaluated puts his or her foot on the body pressure sensor 14 with reference to the foot shape mark. The positional relationship between the overhead 3D camera 12 and the body pressure sensor 14, more specifically the positional relationship between the overhead 3D camera and the footprint mark of the body pressure sensor 14, was evaluated by the person to be evaluated standing on the footmark mark. Sometimes the overhead 3D camera 12 is positioned over the head. The body pressure sensor 14 detects body pressure when the evaluation subject stands with his foot on and outputs body pressure data to the control device 16.
体圧センサ１４は、圧電素子等の圧力センサであり、評価対象者が足を乗せたときの圧力（荷重）を電気信号に変換して出力する。体圧センサ１４は、足形マークの全領域に設けてもよく、あるいは特定位置のみに設けてもよい。例えば、親指の付け根近傍、小指の付け根近傍、踵の３箇所（左右の足形で合計６箇所）に設けてもよい。体圧センサ１４で検出された体圧（荷重）は、評価対象者の身体の重心位置を算出するために用いられるものであり、この用途にとって適切な位置に設ければよい。 The body pressure sensor 14 is a pressure sensor such as a piezoelectric element, and converts the pressure (load) when the evaluation subject puts his / her foot into an electrical signal and outputs the electrical signal. The body pressure sensor 14 may be provided in the entire area of the foot mark or may be provided only at a specific position. For example, it may be provided in the vicinity of the base of the thumb, the vicinity of the base of the little finger, and three points of the heel (a total of six positions on the left and right foot forms). The body pressure (load) detected by the body pressure sensor 14 is used to calculate the position of the center of gravity of the evaluation subject's body, and may be provided at an appropriate position for this application.
制御装置１６は、プロセッサ、メモリ、入出力インタフェース、及びディスプレイ１８を備える。制御装置１６は、頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像データを受信し、この画像データから評価対象者の頭部重心位置ｇｈｅａｄを算出する。より正確には、頭部重心位置を床面（足の接地面）に投影した位置を算出する。また、制御装置１６は、体圧センサ１４で得られた体圧データを受信し、この体圧データから評価対象者の身体重心位置ｇｆｐを算出する。より正確には、身体の重心位置を床面（足の接地面）に投影した位置を算出する。人が圧力センサ上に乗った場合に身体重心位置を算出する技術は公知であり、例えば圧力センサを親指の付け根近傍、小指の付け根近傍、踵の３箇所（左右の足形で合計６箇所）に設けた場合には、これら６個の圧力センサからの電気信号を処理して圧力分布を算出し、圧力分布の中心を身体重心位置とする。制御装置１６は、これら頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐに基づいて、評価対象者の立位姿勢バランスを評価し、ディスプレイ１８に表示する。 The control device 16 includes a processor, a memory, an input / output interface, and a display 18. The control device 16 receives the image data obtained by the overhead 3D camera 12, and calculates the head center-of-gravity position g head of the evaluation subject from this image data. More precisely, a position obtained by projecting the position of the center of gravity of the head onto the floor (the ground contact surface of the foot) is calculated. Further, the control device 16 receives the body pressure data obtained by the body pressure sensor 14, and calculates the body gravity center position g fp of the evaluation subject from this body pressure data. More precisely, a position obtained by projecting the position of the center of gravity of the body onto the floor surface (foot contact surface) is calculated. A technique for calculating the position of the center of gravity of the body when a person rides on the pressure sensor is known. For example, the pressure sensor is located at three locations on the base of the thumb, the base of the little finger, and the heel (total of six locations on the left and right foot forms). When provided, the electric signal from these six pressure sensors is processed to calculate the pressure distribution, and the center of the pressure distribution is set as the body centroid position. The control device 16 evaluates the standing posture balance of the evaluation subject based on the head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position g fp , and displays it on the display 18.
ディスプレイ１８は、評価対象者が立位姿勢で体圧センサ１４の上に乗ったときに評価結果を容易に視認できるように評価対象者の顔部に対向する位置に設けられる。 The display 18 is provided at a position facing the evaluation subject's face so that the evaluation result can be easily visually recognized when the evaluation subject rides on the body pressure sensor 14 in a standing posture.
制御装置１６は、ディスプレイ１８を備える小型コンピュータあるいはタブレット端末で実現し得る。評価対象者が容易に操作できるようにディスプレイ１８をタッチパネルで構成してもよい。 The control device 16 can be realized by a small computer or a tablet terminal including the display 18. The display 18 may be configured with a touch panel so that the person to be evaluated can easily operate.
頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像データから算出された頭部重心位置ｇｈｅａｄと、体圧センサ１４で得られた体圧データから算出された身体重心位置ｇｆｐとの位置関係については、正しい立位姿勢（健康状態にある立位姿勢）では、頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐはほぼ一致する状態にある。他方、ロコモや認知症、あるいは疲労等で立位姿勢が崩れると、頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐが徐々に乖離していく傾向にある（勿論、実際にはロコモ障害や認知症ではなく、単に立位姿勢が悪い場合もあろうが、本実施形態ではこの場合も広義にはロコモ障害の可能性があるとする）。 The positional relationship between the head center-of-gravity position g head calculated from the image data obtained by the overhead 3D camera 12 and the body center-of-gravity position g fp calculated from the body pressure data obtained by the body pressure sensor 14 is correct. In the standing posture (standing posture in a healthy state), the head gravity center position g head and the body gravity center position g fp are substantially in agreement. On the other hand, if the standing posture collapses due to locomo, dementia, fatigue, etc., the head center of gravity position g head and the body center of gravity position g fp tend to gradually deviate (of course, in fact, locomotive disorders and cognition In this embodiment, it is assumed that there is a possibility of a locomotive disorder in a broad sense in this case as well.
他方、評価対象者が立位姿勢にあるとき、身体は常に微動あるいは大きく揺動し得るので、身体重心位置ｇｆｐは時間の経過とともに変動し得る。このため、身体重心位置ｇｆｐはリサージュ図形を描くことになる。頭部重心位置ｇｈｅａｄも同様にリサージュ図形を描く。 On the other hand, when the evaluation subject is in the standing posture, the body can always slightly move or swing greatly, so that the body center-of-gravity position g fp can vary with time. For this reason, the body center-of-gravity position g fp draws a Lissajous figure. Similarly, the head center-of-gravity position g head draws a Lissajous figure.
制御装置１６は、頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐの乖離状態と、重心位置のリサージュ図形の分析結果に基づいて、総合的に評価対象者の立位姿勢バランスを評価する。 The control device 16 comprehensively evaluates the standing posture balance of the evaluation subject based on the difference between the head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position g fp and the analysis result of the Lissajous figure of the center-of-gravity position.
頭部重心位置ｇｈｅａｄは、評価対象者に突起マーカ付きのヘッドセット（頭部マーカ）を装着してもらい、頭部マーカの頂点を頭部重心位置ｇｈｅａｄとして追跡することができる。 Head centroid position g head can be tracked to the evaluation target person asked to wearing the headset with projections marker (head marker), the vertex of the head marker as head centroid position g head.
図２は、頭部マーカ２０を装着した評価対象者の立位姿勢の例を示す。図２（ａ）は、正しく頭部マーカ２０を装着した評価対象者の立位姿勢であり、頭上３Ｄカメラ１２に対して正しく頭部マーカ２０の頂点が向いており、頭上３Ｄカメラ１２と体圧センサ１４の基準位置を結ぶ垂直線（基準線）に対する傾きが殆どなく、頭部マーカ２０の頂点位置から検出される頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐは、それぞれを同一の床面に投影した場合においてほぼ一致する。 FIG. 2 shows an example of the standing posture of the evaluation subject wearing the head marker 20. FIG. 2A shows the standing posture of the evaluation subject who correctly wears the head marker 20, and the vertex of the head marker 20 is correctly facing the overhead 3D camera 12, and the overhead 3D camera 12 and the body The head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position g fp detected from the apex position of the head marker 20 have almost no inclination with respect to the vertical line (reference line) connecting the reference positions of the pressure sensor 14, and the same floor is used. When projected onto a surface, they almost coincide.
他方、図２（ｂ）は、正しく頭部マーカ２０を装着しておらず傾いて装着した評価対象者の立位姿勢であり、基準線に対して頭部マーカ２０の頂点の向きが傾いており、頭部マーカ２０の頂点位置から検出される頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐは、それぞれを同一の床面に投影した場合において大きく乖離している。この乖離には、評価対象者の立位姿勢に依存する部分と、頭部マーカ２０が傾いたことによる部分が含まれており、後者については評価対象者の立位姿勢を正しく評価する際の誤差成分として影響することになるから、これをできるだけ排除することが必要である。 On the other hand, FIG. 2B shows the standing posture of the evaluation subject who is not wearing the head marker 20 correctly but is inclined, and the direction of the vertex of the head marker 20 is inclined with respect to the reference line. The head center-of-gravity position g head detected from the vertex position of the head marker 20 and the body center-of-gravity position g fp are greatly different from each other when projected onto the same floor surface. This divergence includes a portion that depends on the standing posture of the evaluation subject and a portion due to the tilt of the head marker 20, and the latter is a result of correctly evaluating the standing posture of the evaluation subject. Since it affects as an error component, it is necessary to eliminate it as much as possible.
そこで、本実施形態では、頭部マーカ２０の傾きを加速度センサ等で検出し、検出された傾きを用いてｇｈｅａｄの位置を補正する。 Therefore, in the present embodiment, the inclination of the head marker 20 is detected by an acceleration sensor or the like, and the position of g head is corrected using the detected inclination.
図３及び図４は、頭部マーカ２０の装着時の傾きによる頭部重心位置ｇｈｅａｄの補正方法を示す。 3 and 4 show a method for correcting the head center-of-gravity position g head based on the inclination when the head marker 20 is mounted.
図３は、頭部マーカ２０の頂点位置から検出される頭部重心位置ｇｈｅａｄ＝（ｘ１，ｙ１）と、身体重心位置ｇｆｐ＝（ｘ２，ｙ２）の例を示す。体圧センサ１４の基準位置を座標上の基準位置Ｏ（ｘ０，ｙ０）としている。この基準位置Ｏの垂線上に頭上３Ｄカメラ１２が位置するように位置調整される。 FIG. 3 shows an example of the head gravity center position g head = (x1, y1) detected from the vertex position of the head marker 20 and the body gravity center position g fp = (x2, y2). The reference position of the body pressure sensor 14 is a reference position O (x0, y0) on the coordinates. The position is adjusted so that the overhead 3D camera 12 is positioned on the vertical line of the reference position O.
図４は、頭部重心位置ｇｈｅａｄの補正方法を示すフローチャートである。
まず、頭部マーカ２０に取り付けた加速度センサのデータから、頭部マーカ２０の初期の傾きθｉを抽出する（Ｓ１０１）。
FIG. 4 is a flowchart showing a method of correcting the head center-of-gravity position g head .
First, the initial inclination θi of the head marker 20 is extracted from the data of the acceleration sensor attached to the head marker 20 (S101).
次に、抽出した傾きθｉを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄの傾き補正値ｄ（ｄｘｉ，ｄｙｉ）を算出する。この算出方法についてはさらに後述する。 Next, an inclination correction value d (d xi , d yi ) of the head center-of-gravity position g head is calculated using the extracted inclination θi. This calculation method will be further described later.
次に、評価対象者の測定が行われたか否かを判定し（Ｓ１０３）、測定が行われた場合には、頭部マーカ２０の頂点を頭部重心位置ｇｈｅａｄ（ｘ１，ｙ１）として抽出するとともに、身体重心位置ｇｆｐ（ｘ２，ｙ２）を抽出する（Ｓ１０４）。 Next, it is determined whether or not the evaluation subject has been measured (S103). If the measurement has been performed, the vertex of the head marker 20 is extracted as the head center-of-gravity position g head (x1, y1). At the same time, the body gravity center position g fp (x2, y2) is extracted (S104).
そして、抽出された頭部重心位置ｇｈｅａｄ（ｘ１，ｙ１）について、Ｓ１０２で算出された補正値ｄを用いて補正し、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄ（ｘ１＋ｄｘt，ｙ１＋ｄｙt）を算出する（Ｓ１０５）。 Then, the extracted head center-of-gravity position g head (x1, y1) is corrected using the correction value d calculated in S102, and the corrected head center-of-gravity position g head (x1 + d xt , y1 + d yt ) is calculated. (S105).
頭部マーカ２０の傾きθｉを抽出するためには、そもそも、頭部マーカ２０の傾きがない、正しい装着方法が定義されていることが前提となるのは言うまでもない。 Needless to say, in order to extract the inclination θi of the head marker 20, it is assumed that there is no inclination of the head marker 20 and that a correct wearing method is defined.
図５は、頭部マーカ２０の正しい装着方法の一例を示す。図５（ａ）は頭部マーカ２０を装着した評価対象者の側面図であり、図５（ｂ）は上部から見た平面図である。側面図において、評価対象者が正面を見ている状態において、耳の穴を通る垂線上に頭部マーカ２０が位置するように装着し、平面図において、評価対象者の両耳を結んだ直線の中心に頭部マーカ２０が位置するように装着する。 FIG. 5 shows an example of a correct mounting method of the head marker 20. FIG. 5A is a side view of an evaluation subject wearing the head marker 20, and FIG. 5B is a plan view seen from above. In the side view, in a state where the evaluation target person is looking at the front, the head marker 20 is mounted so that the head marker 20 is positioned on the perpendicular passing through the hole of the ear, and in the plan view, the straight line connecting both ears of the evaluation target person It is mounted so that the head marker 20 is positioned at the center of the head.
なお、頭部マーカ２０が評価対象者に正しく装着されており傾いていない場合でも、図６に示すように、評価対象者の姿勢が悪く身体全体が前のめりになっているような場合には、加速度センサのみでは立位姿勢を評価することはできない。頭上３Ｄカメラ１２と体圧センサ１４の基準位置を結ぶ垂線を基準線２１とし、この基準線２１からのずれを用いて立位姿勢を評価する必要があることが理解されよう。 Even when the head marker 20 is correctly attached to the evaluation subject and is not inclined, as shown in FIG. 6, when the posture of the evaluation subject is bad and the whole body is turned forward, The standing posture cannot be evaluated only with the acceleration sensor. It will be understood that the perpendicular line connecting the reference position of the overhead 3D camera 12 and the body pressure sensor 14 is the reference line 21, and the standing posture needs to be evaluated using the deviation from the reference line 21.
図７及び図８は、抽出した傾きθｉを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄの傾き補正値Δｄ（ｄｘｉ，ｄｙｉ）を算出する方法を示す。 7 and 8 show a method of calculating the inclination correction value Δd (dxi, dyi) of the head center-of-gravity position g head using the extracted inclination θi.
図７において、評価対象者が装着した頭部マーカ２０の正しい位置２０ａを破線で示す。また、頭部マーカ２０の実際の位置２０ｂを実線で示す。傾き補正値ｄは、図において、位置２０ａと２０ｂの間の距離ｄｔである。 In FIG. 7, the correct position 20a of the head marker 20 worn by the evaluation subject is indicated by a broken line. The actual position 20b of the head marker 20 is indicated by a solid line. The inclination correction value d is a distance dt between positions 20a and 20b in the figure.
図８は、図７において、頭部マーカ２０の位置２０ａ、２０ｂを抽出した模式図である。位置２０ａを（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とし、位置２０ｂを（ｘ１，ｙ１，ｚ０）とする。算出すべき補正値ｄｔは、図に示すように位置２０ａと位置２０ｂの間の距離であるが、頭上３Ｄカメラ１２からの距離がこれに比べて相対的に長いので、
ｄｔ≒ｄｉ２
である。ここで、ｄｉ２は、三角形ＡＢＣの辺ＢＣの長さである。三角形ＡＢＣに余弦定理を適用すると、
ｄｘｔ ２＝ｄｉｘ１ ２＋ｄｉｘ１ ２−２（ｄｘｉ１＊ｄｘｉ１＊ｃｏｓθｘｉ）
＝２ｄｘｉ１ ２−２ｄｘｉ１ ２ｃｏｓθｘｉ
である。ここで、ｄｘｔは、ｄｔのｘ方向成分、ｄｉｘ１は、ｄｉ２のｘ方向成分、θｘｉは、傾き角θｉのｘ方向成分である。この式より、ｄｔのｘ成分は、
ｄｘｔ＝ｄｘｉ１＊｛２（１−ｃｏｓθｘｉ）｝０．５
となる。同様に、ｄｔのｙ成分は、
ｄｙｔ＝ｄｙｉ１＊｛２（１−ｃｏｓθｙｉ）｝０．５
となる。
FIG. 8 is a schematic diagram in which positions 20a and 20b of the head marker 20 are extracted in FIG. The position 20a is set to (x0, y0, z0), and the position 20b is set to (x1, y1, z0). The correction value dt to be calculated is the distance between the position 20a and the position 20b as shown in the figure, but since the distance from the overhead 3D camera 12 is relatively longer than this,
dt≈di2
It is. Here, di2 is the length of the side BC of the triangle ABC. Applying the cosine theorem to the triangle ABC,
d xt 2 = d ix1 2 + d ix1 2 -2 (d xi1 * d xi1 * cos θ xi )
= 2d xi1 2 -2d xi1 2 cosθ xi
It is. Here, d xt is the x-direction component of dt, d ix1 is the x-direction component of di2, and θ xi is the x-direction component of the tilt angle θi. From this equation, the x component of dt is
d xt = d xi1 * {2 (1-cos θ xi )} 0.5
It becomes. Similarly, the y component of dt is
d yt = d yi1 * {2 (1-cosθ yi)} 0.5
It becomes.
以上のようにして補正値ｄｔ（ｄｘｔ、ｄｙｔ）を算出すると、頭部重心位置ｇｈｅａｄ（ｘ１，ｙ１）を補正値ｄｔで補正し、ｇｈｅａｄ（ｘ１＋ｄｘｔ，ｙ１＋ｄｙｔ）とする。 When the correction value dt (d xt , d yt ) is calculated as described above, the head center-of-gravity position g head (x1, y1) is corrected with the correction value dt to obtain g head (x1 + d xt , y1 + d yt ).
本実施形態では、頭部マーカ２０の傾きを加速度センサで検出し、検出された傾きを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正するが、特に、図９に示すような場合に当該補正が有効であると考えられる。図９（ａ）は、評価対象者の立位姿勢は問題ないが頭部マーカ２０の装着位置が悪い場合であり、図９（ｂ）は、評価対象者の立位姿勢に問題あるが頭部マーカ２０の装着位置には問題ない場合である。図９（ｂ）の場合は、例えば評価対象者が立位姿勢であごを引いたり、頭を後ろに傾けた場合に顕在化し得る。頭部マーカ２０の傾き補正により、これら２例における立位姿勢の評価精度を向上させ得る。 In the present embodiment, the inclination of the head marker 20 is detected by an acceleration sensor, and the head center-of-gravity position g head is corrected using the detected inclination, but this correction is particularly effective in the case shown in FIG. It is thought that. FIG. 9A shows a case where the evaluation subject's standing posture is not a problem, but the mounting position of the head marker 20 is bad, and FIG. 9B is a case where the evaluation subject's standing posture is problematic. This is a case where there is no problem in the mounting position of the part marker 20. In the case of FIG. 9B, for example, it can be manifested when the evaluation subject pulls his chin in a standing posture or tilts his head backward. By correcting the inclination of the head marker 20, the evaluation accuracy of the standing posture in these two examples can be improved.
図１０は、本実施形態の全体処理を示す。全体処理は、評価対象者における処理と、制御装置１６における処理に分けることができる。 FIG. 10 shows the overall processing of this embodiment. The overall process can be divided into a process in the evaluation subject and a process in the control device 16.
評価対象者は、立位姿勢で体圧センサ１４の上に乗り、身体重心位置ｇｆｐを計測する（Ｓ２０１）。また、評価対象者は、頭部マーカ２０を頭部に装着し、頭上３Ｄカメラ１２で頭部マーカ２０を撮影する。このとき、頭部マーカ２０に設けられた加速度センサにより頭部マーカ２０の傾き角θｉを検出する。加速度センサで検出された傾き角θｉのデータは、通信回線を介して制御装置１６に送信される。 The person to be evaluated gets on the body pressure sensor 14 in a standing posture and measures the body gravity center position g fp (S201). The evaluation subject wears the head marker 20 on the head and photographs the head marker 20 with the overhead 3D camera 12. At this time, the inclination angle θi of the head marker 20 is detected by an acceleration sensor provided in the head marker 20. Data of the inclination angle θi detected by the acceleration sensor is transmitted to the control device 16 via a communication line.
制御装置１６は、身体重心位置ｇｆｐをメモリに格納する（Ｓ２０３）。また、加速度センサで検出された頭部マーカ２０の傾き角θｉのデータをメモリに格納し、上述した方法により補正値ｄを算出してメモリに格納する（Ｓ２０４）。そして、補正値ｄを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正し、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐをメモリに格納する（Ｓ２０５）。補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び身体重心位置ｇｆｐはディスプレイ１８に表示し（Ｓ２０７）、また、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐを用いて評価対象者の立位姿勢（姿勢バランス）を評価する（Ｓ２０８）。評価結果は同様にディスプレイ１８に表示するとともに、必要に応じて評価対象者の有するスマートフォン等の携帯端末に送信してもよい（Ｓ２０９）。評価対象者は、自身の立位姿勢のバランスをディスプレイ１８あるいは携帯端末で確認することができる（Ｓ２１０）。 The control device 16 stores the body gravity center position g fp in the memory (S203). Further, the data of the inclination angle θi of the head marker 20 detected by the acceleration sensor is stored in the memory, and the correction value d is calculated by the method described above and stored in the memory (S204). Then, the head center-of-gravity position g head is corrected using the correction value d, and the corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp are stored in the memory (S205). The corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp are displayed on the display 18 (S207), and the position of the evaluation subject is determined using the corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp. The posture (posture balance) is evaluated (S208). The evaluation result is similarly displayed on the display 18 and may be transmitted to a mobile terminal such as a smartphone of the evaluation target person as necessary (S209). The person to be evaluated can check the balance of his / her standing posture on the display 18 or the portable terminal (S210).
制御装置１６におけるＳ２０３〜Ｓ２０９の処理は、ＲＯＭ等のプログラムメモリに記憶された処理プログラムをＣＰＵが読み込んで実行することで実現される。但し、制御装置１６の処理の一部は、プログラムの実行によるソフトウェア処理ではなく、ハードウェア処理により実現してもよい。ハードウェア処理は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などの回路を用いて行っても良い。 The processing of S203 to S209 in the control device 16 is realized by the CPU reading and executing a processing program stored in a program memory such as a ROM. However, a part of the processing of the control device 16 may be realized not by software processing by execution of a program but by hardware processing. The hardware processing may be performed using a circuit such as ASIC or FPGA (Field Programmable Gate Array).
他方、頭部マーカ２０の傾きは、リアルタイムで評価対象者にフィードバックすることもでき、評価対象者は頭部マーカ２０の装着状況をリアルタイムでチェックすることもできる（Ｓ２０６）。 On the other hand, the inclination of the head marker 20 can be fed back to the evaluation subject in real time, and the evaluation subject can also check the wearing state of the head marker 20 in real time (S206).
図１１は、制御装置１６の機能ブロック図を示す。制御装置１６は、受信部１６１，１６２，頭上マーカ抽出部１６３、身体重心抽出部１６４、差異算出部１６５、リサージュ分析部１６６、表示制御部１６７、圧力分析部１６８、頭部マーカ傾きθ算出部１６９を備える。 FIG. 11 shows a functional block diagram of the control device 16. The control device 16 includes reception units 161 and 162, an overhead marker extraction unit 163, a body gravity center extraction unit 164, a difference calculation unit 165, a Lissajous analysis unit 166, a display control unit 167, a pressure analysis unit 168, and a head marker inclination θ calculation unit. 169.
受信部１６１は、頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像を受信し、頭上マーカ抽出部１６３に出力する。受信部１６２は、体圧センサ１４からのデータを受信し、身体重心抽出部１６４及び圧力分析部１６８に出力する。 The reception unit 161 receives an image obtained by the overhead 3D camera 12 and outputs the image to the overhead marker extraction unit 163. The receiving unit 162 receives data from the body pressure sensor 14 and outputs the data to the body gravity center extracting unit 164 and the pressure analyzing unit 168.
頭部マーカ傾きθ算出部１６９は、加速度センサ１９からのデータを受信し、頭部マーカ２０の傾きθを算出して表示制御部１６７に出力するとともに、頭上マーカ抽出部１６３にも出力する。 The head marker inclination θ calculation unit 169 receives data from the acceleration sensor 19, calculates the inclination θ of the head marker 20, outputs it to the display control unit 167, and outputs it to the overhead marker extraction unit 163.
頭上マーカ抽出部１６３は、頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像から頭部マーカ２０の頂点を抽出し、頭部重心位置ｇｈｅａｄを抽出するとともに、頭部マーカ傾きθ算出部１６９からの頭部マーカ２０の傾きθを用いて補正値ｄを算出し、頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正値ｄを用いて補正する。頭上マーカ抽出部１６３は、補正された頭部重心位置ｇｈｅａｄを差異算出部１６５及びリサージュ分析部１６６に出力する。 The overhead marker extraction unit 163 extracts the vertex of the head marker 20 from the image obtained by the overhead 3D camera 12, extracts the head center-of-gravity position g head , and the head from the head marker inclination θ calculation unit 169. The correction value d is calculated using the inclination θ of the marker 20, and the head center-of-gravity position g head is corrected using the correction value d. The overhead marker extraction unit 163 outputs the corrected head center-of-gravity position g head to the difference calculation unit 165 and the Lissajous analysis unit 166.
身体重心抽出部１６４は、体圧センサ１４で得られたデータから評価対象者の身体重心位置ｇｆｐを抽出し、差異算出部１６５及びリサージュ分析部１６６に出力する。 The body gravity center extraction unit 164 extracts the body gravity center position gfp of the evaluation subject from the data obtained by the body pressure sensor 14 and outputs the body gravity center position gfp to the difference calculation unit 165 and the Lissajous analysis unit 166.
差異算出部１６５は、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐの重心間距離を算出して表示制御部１６７に出力する。 The difference calculating unit 165 calculates the distance between the centers of gravity of the corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp and outputs the calculated distance to the display control unit 167.
リサージュ分析部１６６は、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び身体重心位置ｇｆｐのリサージュ分析を実行し、表示制御部１６７に出力する。ここで、リサージュ分析では、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄの時系列データ
ｇｈｅａｄ（ｔ１）、ｇｈｅａｄ（ｔ２）、ｇｈｅａｄ（ｔ３）、・・・
に対し、時間に関する２次微分値を算出し、あるいは補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄの時系列データが描くリサージュ図形の面積を算出する。同様に、身体重心位置ｇｆｐの時系列データ
ｇｆｐ（ｔ１）、ｇｆｐ（ｔ２）、ｇｆｐ（ｔ３）、・・・
に対し、時間に関する２次微分値を算出し、あるいは身体重心位置ｇｆｐの時系列データが描くリサージュ図形の面積を算出する。
The Lissajous analysis unit 166 performs Lissajous analysis of the corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp and outputs the result to the display control unit 167. Here, in the Lissajous analysis, the head position of the center of gravity of the corrected g head of the time-series data g head (t1), g head (t2), g head (t3), ···
On the other hand, the secondary differential value with respect to time is calculated, or the area of the Lissajous figure drawn by the time series data of the corrected head center-of-gravity position g head is calculated. Similarly, the time-series data g fp of the bodily center of gravity position g fp (t1), g fp (t2), g fp (t3), ···
On the other hand, the secondary differential value with respect to time is calculated, or the area of the Lissajous figure drawn by the time series data of the body gravity center position g fp is calculated.
圧力分析部１６８は、体圧センサ１４からのデータを用いて足の３点（踵／親指／小指）の圧力を分析して表示制御部１６７に出力する。 The pressure analysis unit 168 analyzes the pressure at the three points of the foot (the heel / thumb / little finger) using the data from the body pressure sensor 14 and outputs the pressure to the display control unit 167.
表示制御部１６７は、差異算出部１６５からの重心間距離、リサージュ分析部１６６からのリサージュ分析結果、圧力分析部１６８からの分析結果、及び頭部マーカ傾きθ算出部１６９からの傾きθをディスプレイ１８に出力して表示する。 The display control unit 167 displays the center-of-gravity distance from the difference calculation unit 165, the Lissajous analysis result from the Lissajous analysis unit 166, the analysis result from the pressure analysis unit 168, and the inclination θ from the head marker inclination θ calculation unit 169. 18 is output and displayed.
制御装置１６の各機能ブロックは、ＣＰＵがＲＯＭ等のプログラムメモリに記憶された処理プログラムを読み込んで実行することにより実現される。 Each functional block of the control device 16 is realized by the CPU reading and executing a processing program stored in a program memory such as a ROM.
図１２は、制御装置１６における処理を含む、全体処理の詳細フローチャートを示す。 FIG. 12 shows a detailed flowchart of the entire process including the process in the control device 16.
まず、頭上３Ｄカメラ１２の位置と体圧センサ１４の位置を調整する（Ｓ３０１）。すなわち、頭上３Ｄカメラ１２が、体圧センサ１４の基準位置の垂線上に位置するように頭上３Ｄカメラ１２の位置を調整する。 First, the position of the overhead 3D camera 12 and the position of the body pressure sensor 14 are adjusted (S301). That is, the position of the overhead 3D camera 12 is adjusted so that the overhead 3D camera 12 is positioned on the normal line of the reference position of the body pressure sensor 14.
次に、評価対象者が体圧センサ１４の上に乗り、頭部マーカ２０を装着する。加速度センサ１９が頭部マーカ２０の傾きθを検出し、制御装置１６はこの傾きθを用いて補正値を算出してメモリに格納する（Ｓ３０２）。 Next, the person to be evaluated gets on the body pressure sensor 14 and wears the head marker 20. The acceleration sensor 19 detects the inclination θ of the head marker 20, and the control device 16 calculates a correction value using this inclination θ and stores it in the memory (S302).
次に、測定を開始すると（Ｓ３０３）、制御装置１６は、頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像から頭部マーカ２０の頂点を抽出して頭部重心位置ｇｈｅａｄを検出し、メモリに格納された補正値を用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正する（Ｓ３０４ａ）。また、制御装置１６は、体圧センサ１４からのデータを用いて身体重心位置ｇｆｐを算出する（Ｓ３０４ｂ）。制御装置１６は、補正された頭部重心位置ｇｈｅａｄの軌道データ（時系列データ）、評価対象者の身長データ、身体重心位置ｇｆｐの軌道データ（時系列データ）を順次出力する（Ｓ３０５ａ、Ｓ３０５ｂ、Ｓ３０５ｃ）。 Next, when measurement is started (S303), the control device 16 extracts the vertex of the head marker 20 from the image obtained by the overhead 3D camera 12, detects the head center-of-gravity position ghead , and stores it in the memory. The head center-of-gravity position g head is corrected using the corrected value (S304a). Further, the control unit 16 calculates the bodily center of gravity position g fp using data from the body pressure sensor 14 (S304b). The control device 16 sequentially outputs the corrected head center-of-gravity position g head trajectory data (time-series data), the evaluation subject's height data, and the trajectory data (time-series data) of the body center-of-gravity position g fp (S305a, S305b, S305c).
なお、評価対象者の身長データは、頭上３Ｄカメラ１２で得られた画像から、最短距離及び最長距離並びに頭部マーカ２０の既知の高さから算出することができる。 The height data of the evaluation subject can be calculated from the shortest distance and the longest distance and the known height of the head marker 20 from the image obtained by the overhead 3D camera 12.
測定を終了すると（Ｓ３０６）、測定の開始時刻と終了時刻をメモリに格納し（Ｓ３０７）、制御装置１６は得られたデータを用いて分析処理を実行する（Ｓ３０８）。 When the measurement is finished (S306), the measurement start time and end time are stored in the memory (S307), and the control device 16 executes analysis processing using the obtained data (S308).
図１３は、図１２における分析処理の詳細フローチャートを示す。 FIG. 13 shows a detailed flowchart of the analysis processing in FIG.
頭部重心位置ｇｈｅａｄの軌道データ（Ｓ３０５ａ）、身体重心位置ｇｆｐの軌道データ（Ｓ３０５ｃ）、測定開始時刻と終了時刻のデータ（Ｓ３０７）を入力し、測定開始から一定時間、及び測定終了前の一定時間を除くデータを対象として頭部重心位置ｇｈｅａｄと身体重心位置ｇｆｐの重心間距離を算出し（Ｓ４０１）、また、頭部重心位置ｇｈｅａｄのリサージュ分析（Ｓ４０２ａ）、身体重心位置ｇｆｐのリサージュ分析（Ｓ４０２ｂ）を行う。なお、測定開始直後及び終了直前のデータを除外するのは、評価対象者の立位姿勢が安定しておらずデータの信頼性が低い可能性があることを考慮したものである。一定時間は任意であるが例えば２，３秒とすることができ、データ取得時間は例えば３０秒とすることができる。また、測定開始時及び測定終了時は音声で評価対象者に報知してもよい。「測定を開始します。」、「測定を終了します。」等である。 The trajectory data (S305a) of the head center-of-gravity position g head , the trajectory data (S305c) of the body center-of-gravity position g fp , and the measurement start time and end time data (S307) are input. The distance between the center of gravity of the head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position gfp is calculated (S401), the Lissajous analysis of the head center-of-gravity position g head (S402a), and the body center-of-gravity position g The lp Lissajous analysis (S402b) is performed. The reason for excluding data immediately after the start of measurement and immediately before the end is that the standing posture of the evaluation subject is not stable and the reliability of the data may be low. Although the fixed time is arbitrary, it can be set to 2 or 3 seconds, for example, and the data acquisition time can be set to 30 seconds, for example. Further, the evaluation subject may be notified by voice at the start of measurement and at the end of measurement. “Start measurement”, “End measurement”, etc.
また、頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び身体重心位置ｇｆｐを算出するに際し、他の必要なデータ処理を実行する。必要なデータは、スケール調整、位置調整、ノイズカット、実距離変換である。 In calculating the head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position g fp , other necessary data processing is executed. Necessary data are scale adjustment, position adjustment, noise cut, and actual distance conversion.
スケール調整処理では、評価対象者の身長を考慮し、基準身長に変換するための変換係数ｋを算出する。 In the scale adjustment process, the conversion coefficient k for conversion to the reference height is calculated in consideration of the height of the person to be evaluated.
位置調整処理では、頭上３Ｄカメラ１２の位置と体圧センサ１４の中心位置がずれている場合に両位置を合わせるものである。頭上３Ｄカメラ１２と体圧センサ１４の位置ずれ量を（ｍｘ，ｍｙ）とすると、これら（ｍｘ，ｍｙ）をオフセットとして用いて位置ずれ量を補正する。 In the position adjustment process, when the position of the overhead 3D camera 12 and the center position of the body pressure sensor 14 are shifted, both positions are matched. If the amount of positional deviation between the overhead 3D camera 12 and the body pressure sensor 14 is (mx, my), the amount of positional deviation is corrected using these (mx, my) as offsets.
ノイズカット処理では、頭部マーカ２０の最近ポイントを追跡する際に、一瞬追従ポイントが飛ぶ現象が生じることがあり、このような急激な変化が生じた場合をノイズとして除去するものである。具体的には、閾値をＴｈとして、ある時刻に得られたデータ値をＬｘ、その一つ前のタイミングで得られたデータ値をＬｘ−１として、Ｌｘ−Ｌｘ−１が閾値Ｔｈを超えている場合に、ＬｘをＬｘ−１に置換することでノイズを除去する。 In the noise cut processing, when the latest point of the head marker 20 is tracked, there is a case where the tracking point flies for a moment, and the case where such a sudden change occurs is removed as noise. Specifically, assuming that the threshold value is Th, the data value obtained at a certain time is L x , the data value obtained at the previous timing is L x−1 , and L x −L x−1 is the threshold value. When Th is exceeded, noise is removed by replacing L x with L x-1 .
実距離変換処理では、頭上３Ｄカメラ１２で得られたピクセル距離を実距離に変換する。例えば、頭上３Ｄカメラ１２の１２ピクセル分を１ｃｍに変換する等である。基準身長を１６５ｃｍとし、評価対象者の身長が１７５ｃｍであった場合である。基準身長の場合の頭上３Ｄカメラ１２と評価対象者との間の距離（基準距離）をＳＬ＝５００ｍｍとすると、身長１７５ｃｍの場合の頭上３Ｄカメラ１２と評価対象者との間の距離はＳＬ＝４００ｍｍとなる。このように頭上３Ｄカメラ１２からの距離が変わると、たとえ評価対象者の実際の動きが同一であったとしても、リサージュ図形の大きさが変化する。すなわち、頭上３Ｄカメラ１２からの距離が近いほど、同じ移動量でもリサージュ図形は大きくなる。従って、身長１７５ｃｍの評価対象者の評価平面でのリサージュ図形を、基準身長１６５ｃｍの評価対象者の評価平面でのリサージュ図形に変換することが必要となる。変換係数ｋは
ｋ＝頭上３Ｄカメラからの距離／基準距離
で与えられるから、評価平面の原点座標を（０，０）、右上座標を（６４０，４８０）とし、中心座標を（３２０，２４０）とした場合、評価平面での座標（ｘ、ｙ）は、評価平面での座標（ｘ’、ｙ’）に、
ｘ’＝３２０＋ｋ・（ｘ−３２０）
ｙ’＝２４０＋ｋ・（ｙ−２４０）
で変換される。なお、上記の位置ずれ（ｍｘ、ｍｙ）をも考慮し、位置ずれを補正した場合の座標（ｘ’、ｙ’）は、
ｘ’＝３２０＋ｋ・（ｘ−３２０）＋ｍｘ
ｙ’＝２４０＋ｋ・（ｙ−２４０）＋ｍｙ
である。
In the actual distance conversion process, the pixel distance obtained by the overhead 3D camera 12 is converted into an actual distance. For example, 12 pixels of the overhead 3D camera 12 are converted into 1 cm. This is a case where the reference height is 165 cm and the height of the evaluation subject is 175 cm. If the distance (reference distance) between the overhead 3D camera 12 and the evaluation subject in the case of the reference height is SL = 500 mm, the distance between the overhead 3D camera 12 and the evaluation subject in the case of the height of 175 cm is SL = 400 mm. When the distance from the overhead 3D camera 12 changes in this way, the size of the Lissajous figure changes even if the actual movement of the evaluation subject is the same. That is, as the distance from the overhead 3D camera 12 is shorter, the Lissajous figure becomes larger even with the same movement amount. Therefore, it is necessary to convert the Lissajous figure on the evaluation plane of the evaluation subject having the height of 175 cm into the Lissajous figure on the evaluation plane of the evaluation subject having the standard height of 165 cm. Since the conversion coefficient k is given by k = distance from the overhead 3D camera / reference distance, the origin coordinate of the evaluation plane is (0, 0), the upper right coordinate is (640, 480), and the center coordinate is (320, 240). , The coordinates (x, y) on the evaluation plane are the coordinates (x ′, y ′) on the evaluation plane,
x ′ = 320 + k · (x−320)
y ′ = 240 + k · (y−240)
Converted by The coordinates (x ′, y ′) when the positional deviation is corrected in consideration of the positional deviation (mx, my) are as follows:
x ′ = 320 + k · (x−320) + mx
y ′ = 240 + k · (y−240) + my
It is.
次に、制御装置１６は、重心間距離及びリサージュ分析を用いて評価対象者の立位姿勢を評価する（Ｓ４０３）。重心間距離をｄｇｇ、頭部重心位置ｇｈｅａｄの２次微分値をｂ、頭部重心位置ｇｈｅａｄのリサージュ図形面積をＳｒｓｂ、身体重心位置ｇｆｐの２次微分値をａ、身体重心位置ｇｆｐのリサージュ図形面積をＳｒｓとすると、これらを選択的に用いて、あるいはこれらを組み合わせて評価する。例えば、
（１）ｄｇｇが第１閾値を超える
（２）ｂが第２閾値未満である
（３）Ｓｒｓｂが第３閾値を超える
（４）ａが第４閾値未満である
（５）Ｓｒｓが第５閾値を超える
（６）ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える
のいずれも満たされない場合に、立位姿勢に問題なしと判定する（Ｓ４０３でＮＯ、Ｓ４０４）。他方、上記の条件の少なくともいずれかが満たされた場合に、立位姿勢に問題あり（Ｓ４０３でＹＥＳ）と判定する。この場合、ロコモ障害あるいは疲労蓄積の可能性ありと判定し（Ｓ４０５）、評価対象者に注意を促すメッセージをディスプレイ１８に表示する等して対応する（Ｓ４０６）。
Next, the control device 16 evaluates the standing posture of the evaluation subject using the distance between the center of gravity and the Lissajous analysis (S403). The distance between centers of gravity DGG, head centroid position g head of the secondary differential value b, Srsb a Lissajous figure area of the head centroid position g head, the bodily center of gravity position g a secondary differential value of fp, the body center of gravity position g When the Lissajous figure area of fp is Srs, these are selectively used or evaluated in combination. For example,
(1) dgg exceeds the first threshold (2) b is less than the second threshold (3) Srsb exceeds the third threshold (4) a is less than the fourth threshold (5) Srs is the fifth threshold (6) When neither of the sums of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold is satisfied, it is determined that there is no problem in the standing posture (NO in S403, S404). On the other hand, when at least one of the above conditions is satisfied, it is determined that there is a problem with the standing posture (YES in S403). In this case, it is determined that there is a possibility of a locomotive failure or fatigue accumulation (S405), and a message for alerting the evaluation subject is displayed on the display 18 (S406).
なお、上記の条件は例示であり、これ以外の条件を用いてもよい。 In addition, said conditions are illustrations and you may use conditions other than this.
図１４は、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び身体重心位置ｇｆｐの評価平面における軌道の一例を示す。頭部重心位置ｇｈｅａｄのリサージュ図形６０及び身体重心位置ｇｆｐのリサージュ図形６２がＸ−Ｙ座標の評価平面（床面）に重畳表示される。これらの軌道を異なる色で表示して識別容易としてもよい。また、頭部重心位置ｇｈｅａｄのリサージュ図形の面積６４，身体重心位置ｇｆｐのリサージュ図形の面積６６、及び２つのリサージュ図形の面積の総和６８、頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び身体重心位置ｇｆｐの総移動距離７０が表示される。なお、２つのリサージュ図形の面積の総和６８は、図中破線で示す矩形領域（２つのリサージュ図形を包含する矩形領域）６９の面積を意味する。評価対象者は、これらを視認することで自己の立位姿勢の良否を確認することができる。 FIG. 14 shows an example of the trajectory on the evaluation plane of the corrected head center-of-gravity position g head and body center-of-gravity position g fp . The Lissajous figure 60 at the head center-of-gravity position g head and the Lissajous figure 62 at the body center-of-gravity position g fp are superimposed and displayed on the evaluation plane (floor surface) of the XY coordinates. These trajectories may be displayed in different colors for easy identification. Further, the Lissajous figure area 64 at the head center-of-gravity position g head, the Lissajous figure area 66 at the body center-of-gravity position g fp , and the total area 68 of the two Lissajous figures, the head center-of-gravity position g head and the body center-of-gravity position g fp The total moving distance 70 is displayed. The total area 68 of two Lissajous figures means the area of a rectangular area 69 (rectangular area including two Lissajous figures) indicated by a broken line in the figure. The person to be evaluated can confirm the quality of his / her standing posture by visually recognizing these.
以上のように、本実施形態では、頭部マーカ２０の傾きを加速度センサ１９で検出し、これを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正することで、評価対象者の立位姿勢を高精度に評価できる。 As described above, in the present embodiment, the inclination of the head marker 20 is detected by the acceleration sensor 19, and the head center of gravity position g head is corrected using the detected inclination sensor. Can be evaluated.
図１５は、頭部マーカ２０の傾きを評価対象者に報知する場合の構成例を示す。加速度センサ１９で検出された傾き角θのデータは、制御装置１６に送信されるとともに、評価対象者のスマートフォン２４にも送信される。評価対象者は、スマートフォンを視認することで、頭部マーカ２０の傾きを認識でき、これに基づいて頭部マーカ２０の装着位置を矯正することができる。評価対象者による頭部マーカ２０の装着位置矯正と、傾き角θを用いた頭部重心位置ｇｈｅａｄの補正との相乗効果により、立位姿勢の評価精度が向上し得る。 FIG. 15 shows a configuration example in the case where the inclination of the head marker 20 is notified to the evaluation subject. The data of the inclination angle θ detected by the acceleration sensor 19 is transmitted to the control device 16 and also to the evaluation subject's smartphone 24. The evaluation subject can recognize the inclination of the head marker 20 by visually recognizing the smartphone, and can correct the mounting position of the head marker 20 based on this. The evaluation accuracy of the standing posture can be improved by a synergistic effect of the correction of the mounting position of the head marker 20 by the person to be evaluated and the correction of the head center-of-gravity position g head using the inclination angle θ.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に変形例について説明する。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible. A modification will be described below.
＜変形例１＞
実施形態では、頭上３Ｄカメラ１２で頭部マーカ２０を撮影することで頭部重心位置ｇｈｅａｄを検出しているが、頭上３Ｄカメラ１２に代えて頭上２Ｄカメラ（ＲＧＢカメラ）を用いてもよい。また、この場合に、頭部マーカ２０としてＬＥＤマーカを評価対象者が装着する構成としてもよい。ＲＧＢカメラ＋ＬＥＤマーカの組合せにおいても、実施形態と同様にＬＥＤマーカの傾きを加速度センサ１９で検出して傾き補正を行うことができる。
<Modification 1>
In the embodiment, the head center-of-gravity position ghead is detected by photographing the head marker 20 with the overhead 3D camera 12, but an overhead 2D camera (RGB camera) may be used instead of the overhead 3D camera 12. In this case, an LED marker may be mounted on the evaluation subject as the head marker 20. Even in the combination of the RGB camera and the LED marker, the inclination of the LED marker can be detected by the acceleration sensor 19 and the inclination can be corrected as in the embodiment.
＜変形例２＞
実施形態では、頭部マーカ２０の傾きを加速度センサ１９で検出しているが、水平器等で検出してもよい。この場合でも、検出した傾きを制御装置１６に送信するとともに、評価対象者のスマートフォン等に送信してもよい。
<Modification 2>
In the embodiment, the inclination of the head marker 20 is detected by the acceleration sensor 19, but may be detected by a level or the like. Even in this case, the detected inclination may be transmitted to the control device 16 and also transmitted to the evaluation subject's smartphone or the like.
＜変形例３＞
実施形態では、頭部マーカ２０の傾きを加速度センサ１９で検出し、制御装置１６に送信するとともに、評価対象者のスマートフォン等に送信しているが、制御装置１６から評価対象者のスマートフォン等に送信してもよい。
<Modification 3>
In the embodiment, the inclination of the head marker 20 is detected by the acceleration sensor 19 and transmitted to the control device 16 and transmitted to the evaluation subject's smartphone or the like, but from the control device 16 to the evaluation subject's smartphone or the like. You may send it.
＜変形例４＞
実施形態では、頭部マーカ２０の傾きθを用いて頭部重心位置ｇｈｅａｄを補正し、補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄの位置をディスプレイ１８に表示しているが、補正前の頭部重心位置ｇｈｅａｄと補正後の頭部重心位置ｇｈｅａｄをともに表示し、補正の効果を評価対象者が視認し得るように構成してもよい。
<Modification 4>
In the embodiment, the head center-of-gravity position g head is corrected using the inclination θ of the head marker 20, and the corrected head center-of-gravity position g head is displayed on the display 18. However, the head before correction is displayed. The center-of-gravity position g head and the corrected head center-of-gravity position g head may be displayed together so that the evaluation subject can visually recognize the effect of the correction.
＜変形例５＞
実施形態では、重心間距離及びリサージュ分析を用いて評価対象者の立位姿勢を評価しているが、リサージュ分析として、頭部重心位置ｇｈｅａｄ及び／又は身体重心位置ｇｆｐの総移動距離を用いてもよい。頭部重心位置ｇｈｅａｄの総移動距離をＬｈｅａｄ、身体重心位置ｇｆｐの総移動距離をＬｆｐとすると、
（１）ｄｇｇが第１閾値を超える
（２）ｂが第２閾値未満である
（３）Ｓｒｓｂが第３閾値を超える
（４）ａが第４閾値未満である
（５）Ｓｒｓが第５閾値を超える
（６）ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える
（７）Ｌｈｅａｄが第７閾値を超える
（８）Ｌｆｐが第８閾値を超える
のいずれも満たされない場合に立位姿勢に問題なしと判定し、上記の条件の少なくともいずれかが満たされた場合に立位姿勢に問題ありと判定してもよい。
<Modification 5>
In the embodiment, the standing posture of the evaluation subject is evaluated using the distance between the center of gravity and the Lissajous analysis. However, as the Lissajous analysis, the total movement distance of the head center of gravity position g head and / or the body center of gravity position g fp is calculated. It may be used. When the total movement distance of the head center-of-gravity position g head is Lhead and the total movement distance of the body center-of-gravity position gfp is L fp ,
(1) dgg exceeds the first threshold (2) b is less than the second threshold (3) Srsb exceeds the third threshold (4) a is less than the fourth threshold (5) Srs is the fifth threshold (6) The sum of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold. (7) Lhead exceeds the seventh threshold. (8) If neither Lfp exceeds the eighth threshold is satisfied, there is no problem in the standing posture. A determination may be made and it may be determined that there is a problem with the standing posture when at least one of the above conditions is satisfied.
もちろん、これらを適宜、選択的に組み合わせても良い。組合せの例を列挙すると以下の通りであるが、これに限定されない。
（１）＋（６）＋（７）
（１）＋（６）＋（８）
（１）＋（７）＋（８）
（１）＋（６）＋（７）＋（８）
Of course, these may be combined selectively as appropriate. Examples of combinations are listed below, but are not limited thereto.
(1) + (6) + (7)
(1) + (6) + (8)
(1) + (7) + (8)
(1) + (6) + (7) + (8)
１０ 立位姿勢評価装置、１２ 頭上３Ｄカメラ、１４ 体圧センサ、１６ 制御装置、１８ ディスプレイ、１９ 加速度センサ、２０ 頭部マーカ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Standing posture evaluation apparatus, 12 Overhead 3D camera, 14 Body pressure sensor, 16 Control apparatus, 18 Display, 19 Acceleration sensor, 20 Head marker
Claims (12)
前記評価対象者の身体重心を床面に投影した身体重心位置を検出する身体重心位置検出手段と、
補正された前記頭部重心位置と前記身体重心位置を用いて前記評価対象者の立位姿勢バランスを評価する評価手段と、
を備える立位姿勢評価装置。 Correction means for correcting the position of the center of gravity of the head, which is obtained by projecting the center of gravity of the head on the floor using the head marker attached to the head of the evaluation subject in a standing posture, based on the inclination of the head marker;
A body gravity center position detecting means for detecting a body gravity center position obtained by projecting the body gravity center of the evaluation subject on the floor;
An evaluation means for evaluating the standing posture balance of the evaluation subject using the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position;
A standing posture evaluation apparatus.
を備える請求項１に記載の立位姿勢評価装置。 The standing posture evaluation apparatus according to claim 1, further comprising notification means for notifying the evaluation subject of the inclination of the head marker.
前記身体重心位置検出手段は、前記評価対象者が立位姿勢で乗る体圧センサを備え、
前記頭部マーカの傾きは、前記体圧センサの基準点と前記頭上カメラを結ぶ垂線に対する傾きである、
請求項１，２のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The head center-of-gravity position is detected by an overhead camera that is placed above the evaluation subject and images the head marker, and the body center-of-gravity position detection means is a body pressure sensor on which the evaluation subject rides in a standing posture. With
The inclination of the head marker is an inclination with respect to a perpendicular line connecting the reference point of the body pressure sensor and the overhead camera.
The standing posture evaluation apparatus according to claim 1.
請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation unit performs evaluation by comparing a corrected distance between the head center of gravity position and the body center of gravity position with a threshold value.
請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The standing posture according to any one of claims 1 to 3, wherein the evaluation unit performs evaluation by comparing an area of the corrected Lissajous figure of the head center of gravity position and the body center of gravity position with a threshold value. Evaluation device.
請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 4. The stand according to claim 1, wherein the evaluation unit evaluates the total movement distance of the corrected Lissajous figure of at least one of the head center of gravity position and the body center of gravity position with a threshold value. Position posture evaluation device.
請求項１〜６のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the evaluation unit performs evaluation by excluding data immediately after the start of measurement and immediately before the end of the corrected position of the center of gravity of the head and the position of the center of gravity of the body. .
ｄｇｇが第１閾値を超える、
ｂが第２閾値未満である、
Ｓｒｓｂが第２閾値を超える、
ａが第４閾値未満である、
Ｓｒｓが第５閾値を超える、
ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える、
のいずれの条件も満たされない場合に前記評価対象者の立位姿勢バランスに問題なしと評価し、少なくともいずれかの条件が満たされる場合に問題ありと評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The evaluation means includes dgg as the distance between the center of gravity of the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position, b as the second derivative value of the corrected head center of gravity position, and the corrected head center of gravity position. When the Lissajous figure area is Srsb, the secondary differential value of the body centroid position is a, and the Lissajous figure area of the body centroid position is Srs,
dgg exceeds the first threshold,
b is less than the second threshold;
Srsb exceeds the second threshold,
a is less than a fourth threshold;
Srs exceeds the fifth threshold,
The sum of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold;
4. When any of the above conditions is not satisfied, the evaluation subject's standing posture balance is evaluated as having no problem, and when at least any of the conditions is satisfied, the problem is evaluated as having a problem. Standing posture evaluation device.
ｄｇｇが第１閾値を超える、
ｂが第２閾値未満である、
Ｓｒｓｂが第２閾値を超える、
ａが第４閾値未満である、
Ｓｒｓが第５閾値を超える、
ＳｒｓｂとＳｒｓの和が第６閾値を超える、
Ｌｈｅａｄが第７閾値を超える
Ｌｆｐが第８閾値を超える
のいずれの条件も満たされない場合に前記評価対象者の立位姿勢バランスに問題なしと評価し、少なくともいずれかの条件が満たされる場合に問題ありと評価する請求項１〜３のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The evaluation means includes dgg as the distance between the center of gravity of the corrected head center of gravity position and the body center of gravity position, b as the second derivative value of the corrected head center of gravity position, and the corrected head center of gravity position. The Lissajous figure area is Srsb, the secondary differential value of the body centroid position is a, the Lissajous figure area of the body centroid position is Srs, the total movement distance of the corrected head centroid position is Lhead, and the total body centroid position is When the movement distance is Lfp,
dgg exceeds the first threshold,
b is less than the second threshold;
Srsb exceeds the second threshold,
a is less than a fourth threshold;
Srs exceeds the fifth threshold,
The sum of Srsb and Srs exceeds the sixth threshold;
When Lhead exceeds the seventh threshold value When any condition that Lfp exceeds the eighth threshold value is not satisfied, it is evaluated that there is no problem in the standing posture balance of the evaluation subject, and there is a problem when at least one of the conditions is satisfied The standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is evaluated as being present.
を備える請求項５，６，８，９のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。 The standing posture evaluation apparatus according to any one of claims 5, 6, 8, and 9, further comprising display means for displaying the corrected Lissajous figure of the head center of gravity position and the body center of gravity position in different colors.
を備える請求項１〜１１のいずれかに記載の立位姿勢評価装置。
The standing posture evaluation apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying the head center-of-gravity position before correction and the corrected head center-of-gravity position.
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