JP4196049B2

JP4196049B2 - バランス能力評価装置

Info

Publication number: JP4196049B2
Application number: JP2001272651A
Authority: JP
Inventors: 紀夫中野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP2003079599A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立位バランス能力に関する体力チェックあるいは立位バランス機能の評価を行うためのバランス能力評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
立位、つまり直立起立姿勢時に観察される重心動揺は、ヒトのバランス機能を詳細に評価できるデータであり、このために従来より耳鼻咽喉科や神経内科領域において、重心動揺計（ＪＩＳＴ１１９０等参照）を用いて重心動揺の軌跡表示やパラメータ演算を実施し、平衡機能の正常／異常の判定を行っている。
【０００３】
ところで、ヒトのバランス能力は、平衡機能の観点から見て正常な範囲内であっても、大きな個人差が存在しており、例えば成人では年齢が高い人ほど重心動揺の量や大きさが増える傾向（加齢変化）があることが知られている（「日本人の直立能力について」平沢ら J.Anthrop. Soc. Nippon；８７（２）：８１−９２（１９７９）、「立位保持能力の加齢変化」橋詰ら日本老年医学会雑誌２３：８５−９１（１９８６）など）。また、同一個人内でも覚醒度や体調によって重心動揺の量や大きさが変動することが知られている（T.Nakano, et al.:“Nineteen-hour variation of postural sway, alertness and rectal temperature during sleep deprivation", Psychiatry and Clinical Neurosciences 55(3),P277-278, 2001）。
【０００４】
このような重心動揺の増大といった形で観察される「バランス能力の低下」という状況は、姿勢維持筋力や神経系の機能が何らかの原因で低下していることを示唆するものであり、高齢者では転倒による骨折を招く恐れがあるために、健康管理上重要なチェック項目となりえる。バランス能力をチェックし、若い人のレベルに維持することは重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そして前記重心動揺は、平衡機能の正常／異常の判定のほかに、「立位バランス能力」の評価に役立てることが可能であるが、重心動揺計を用いて従来行われていた重心動揺の計測と評価は、主として医師や研究者向けのものであり、専門的な技能を必要とし、そこでのノウハウをそのまま一般健常者のバランス能力評価に活用することは困難であった。特に一般の利用者が自分で簡便にバランス能力をチェックすることは困雌であった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは被験者の立位バランス能力を客観的かつ定量的に被験者に提示することができて、体力チェックや健康管理に役立てることができるバランス能力評価装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係るバランス能力評価装置は、上面に立った被験者の重心位置変動を捉える重心動揺計測部と、被験者の属性情報の入力用の属性情報取得部と、上記重心動揺計測部から得た重心動揺データから導く重心動揺評価データと属性情報取得部から得た属性情報とを、過去の被験者の重心動揺評価データ及び属性情報を含むデータベース中の重心動揺評価データ及び属性情報と比較して被験者の重心動揺に関する評価を出力する比較評価部と、比較評価部で得た評価を表示出力する表示出力部とからなるバランス能力評価装置であって、表示出力部はグラフ描画領域を有し、比較評価部は被験者の評価データと上記データベース中の評価データで属性情報が被験者の属性情報に対応する評価データとを上記グラフ描画領域に描いたＸＹグラフ上で対応させて表示出力部において描画するものであることに特徴を有している。
【０００８】
被験者の重心動揺の評価データを単独で提示するのではなく、多数の被験者の評価データをまとめたデータベース中の評価データとの比較の上で提示することで、専門的な知識を持たない被験者でも自分のバランス能力の目安を知ることができるだけでなく、上記ＸＹグラフ上で対応させて描画することで、被験者にとってより理解しやすいものとなり、被験者にバランス能力がどの程度であるかを判断しやすくしたものである。
【０００９】
また、重心動揺計測部から得られる重心動揺データを定量評価して得た被験者の評価データを上記データベース中の評価データと比較して順位付けして上記表示出力部にその順位を表示するものがあったり、比較評価部は重心動揺計測部から得られる重心動揺データを定量評価して得た被験者の評価データを上記表示出力部に年齢に対応する数値で表示するものがあったりしてもよい。
【００１０】
また、比較評価部は重心動揺計測部から得られる重心動揺データを定量評価して得た被験者の安定立位可能な重心の前後移動範囲の評価データを上記表示出力部に被験者の足部長に対応した長さの足型と対応させて表示するものであることも好ましい。
【００１１】
また、比較評価部は重心動揺計測部から得た被験者の重心動揺データから導く重心動揺評価データと属性情報取得部から得た被験者の属性情報とを、上記データベース中に追加してデータベースを更新するものとしておくのが好ましい。
【００１２】
比較評価部は被験者の過去の評価データをデータベースから抽出して被験者の評価データの履歴を表示出力部に表示するものであってもよい。
【００１３】
重心動揺計測部は、右足用計測ユニットと、左足用計測ユニットと、計測時に両者の干渉を防ぐ隔離板とからなるものを好適に用いることができる。
【００１４】
また、重心動揺計測部による計測動作に関する音声ガイダンスを発信する発信部と、被験者の応答を受け付ける受信部とを備えて、受信動揺計測部は発信部から発信した音声ガイダンスに対する被験者からの応答に応じて測定動作を進めるものが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、このバランス能力評価装置は、図１に示すように、上面に立った被験者の重心位置変動を捉える重心動揺計測部１と、被験者の属性情報の入力用の属性情報取得部２と、パーソナルコンピュータ等で構成される比較評価部３と、そのディスプレーで構成される表示出力部４と、データベース５とからなるもので、上記属性情報取得部２は、ここでは比較評価部３であるパーソナルコンピュータに接続されたタッチパネルやキーボード、テンキーボード等で構成している。
【００１６】
上記データベース５は重心動揺計測部１によって多数の健常な被験者の重心動揺データを計測し、この重心動揺データから導いた重心動揺評価データを各被験者の属性情報とともに収録したもので、属性情報としては、性別、年齢、氏名、身長、足部長などを、重心動揺評価データとしては、動揺矩形範囲を示す矩形面積、軌跡長、前後動揺テスト時の前後移動範囲などを収録している。
【００１７】
なお、これら重心動揺評価データは、比較評価部３における重心動揺データ演算部３０において重心動揺計測部１で得られた重心動揺データを一定の演算式に基づいて定量評価することで得ている。また、属性情報は属性情報取得部２を通じて得ている。
【００１８】
重心動揺データを得るための重心動揺計測部１として、ここでは左足用計測ユニット１１と右足用計測ユニット１２とを１枚の底板１０上に配置したものを用いており、両者の間には相互干渉を防ぐための隔離板１３を立てている。この隔離板１３は、足を閉じて立位姿勢をとるテストを行う場合に、右足の荷重が左足用の計測ユニット１１の計測値に影響を与えてしまったり、逆に左足の荷重が右足用の計測ユニット１２の計測値に影響を与えてしまったりすることを防ぐもので、隔離板１３の底は底板１０に接して立てておくことで、左右の計測ユニット１１，１２から独立させている。隔離板１３は左右の足で挟まれた時の変形に対して元に戻る性質があることが好ましく、これ故に柔軟性のある樹脂を材質としているものが好ましい。このように構成した重心動揺計測部１は、足を閉じた姿勢でも左右足にかかる荷重の違いや左右足の重心動揺データの違いを検討することができる。ちなみにバランス能力の低い被験者では、左右足の荷重バランスや制御バランスが均等でないことが多い。
【００１９】
また、この重心動揺計測部１では、測定時に立つ位置を示す足型のマーク１４を設けているとともに、つま先位置を規定するための指示部１５をその上面に設けている。このために、被験者はつま先を指示部１５にあわせ、左右足で隔離板１３を挟むようにして立位姿勢をとることで、計測補助者がいなくとも正確に足位置を合わせることができる。なお、指示部１５はつま先が当たる突部が好適であるが、重心動揺計測部１の上面に引いた線であってもよい。
【００２０】
このバランス能力評価装置を用いて被験者のバランス能力の評価を行うにあたっては、被験者に属性情報取得部２から前記属性を入力してもらった上で、被験者に重心動揺計測部１に立ってもらい、たとえば閉眼状態での所定時間内の重心位置の動揺軌跡データを取ったり、直立姿勢のまま体を前後に傾けることでどこまで重心を前後に移動させることができるかという前後傾テストを行う。
【００２１】
そして重心動揺計測部１から出力される重心動揺データ、すなわちＸＹ座標（この座標は被験者の足底が接している板の上の位置に対応している）の時系列データは、比較評価部３における演算で重心動揺データの特徴を定量的に示す「矩形面積」や「軌跡長」といった数値（重心動揺評価データ）に変換される。
【００２２】
比較評価部３は、上記重心動揺データ演算部３０のほかに、被験者の属性情報の内容に対応してデータベース検索を行うデータベース検索部３１を備えており、たとえば被験者と同じ性別及び同じ年齢（あるいは同じ年代）の者の評価データをデータベース５から検索抽出する。この時の検索条件は複数設定し、論理積や論理和といった論理演算によって該当するデータ群を取得するようになっていることが好ましい。また、氏名を検索条件とすることで、同一人物の過去の評価データを検索抽出することができるようにしておくのも好ましい。
【００２３】
そして検索抽出された評価データ群は、まず代表値演算機能部３２において、代表値が演算される。つまり、矩形面積平均値や軌跡長平均値などが演算される。そして被験者の評価データは評価機能部において上記代表値と比較評価され、所定の表示プロセスを経て表示出力部４へ送られ、一般の利用者に分かりやすいかたちで提示される。
【００２４】
図３（ａ）はこの提示の表示出力部４のグラフ描画領域における一例を示しており、被験者の重心動揺の軌跡（これは重心動揺計測部１から出力される重心動揺データを直接観測したもの）を、重心動揺のＸ方向の平均値及びＹ方向平均値がＸＹグラフの中央になるように重心動揺データを変換して表示するとともに、比較評価部３で演算された被験者の矩形面積イを表示し、さらにデータベースから抽出され代表値に演算された同性同年代の矩形面積ロを重ねて表示している。この結果、図示例では一見して被験者の矩形面積イが同性同年代の平均値（矩形面積ロ）に比べて、前後方向に大きく動揺していることが理解できる。
【００２５】
このように重心動揺データの評価結果とデータベース５中の対応する属性を有している重心動揺評価データとをＸＹグラフ上で対応させて描画することで、数値に頼ることなく視認性に優れた比較表示ができ、客観的に且つ簡便にバランス能力のチェックを行うことができる。なお、ＸＹグラフ上に描画するのが実行矩形面積や実行円面積であってもよい。
【００２６】
また、分析結果として、図３(b)に示すように、数値で矩形面積、総軌跡長、実行矩形面積などを同性同年代の評価データの代表値と並べて表示してもよく、また、被験者が過去にもバランス能力のチェックを行っている場合、図３(c)に示すように、過去の測定の平均値と並べて表示するようにしてもよい。さらに、過去数回の評価データを図４に示すように時系列的に並べてグラフ化表示すれば、バランス能力の履歴（推移）を確実に把握することができるものとなる。
【００２７】
また、図５に示すように、被験者の重心動揺評価データをデータベース５中の同性同年代の対応する重心動揺評価データのデータ群と比較して順位付けして、表示出力部４において表示するのも好ましい。ここではデータベースから抽出した同年代のデータ群を一般によく用いられる重心動揺評価指数（たとえば矩形面積）を横軸にして分布図を書き、この分布図に被験者の重心動揺評価データを重ねて描画することで、同世代のデータの分布の中での被験者の順位（偏差）が容易に確認できるようにしている。また、同世代のデータ数（５６０）の中で、最も矩形面積が小さい（バランス能力に優れていると考えられる）データから数えて何番目にあたるかの順位（２５１）及び１００人換算で何位にあたるかの数値による表示も行うようにしてもよい。
【００２８】
また、被験者の重心動揺データを上記比較表示部３において年齢に対応する数値に変換して表示出力部４において表示するようにしてもよい。重心動揺データを定量評価した時、矩形面積や総軌跡長には加齢変化が見られることが前述のように過去の研究から明らかになっている。従って、データベース５から例えば各年代の矩形面積のデータ群を抽出し、縦軸に矩形面積、横軸に年齢をとって各年齢の代表値を計算して隣接する年齢の代表値同士を線で結べば、図６に示すような年齢カーブを描くことができるとともに、この年齢カーブは
年齢＝ｆ（矩形面積）
という関数ｆとして表現することができ、被験者の重心動揺データから矩形面積を演算して上記式に代入すれば、計測結果を年齢に対応する数値に変換することができ、この年齢を表示することで、被験者は自身のバランス能力が何歳相当のものであるかを知ることができる。なお、加齢変化が見られる指標は数多いので、
年齢＝ｆ（矩形面積）＋ｆ（総軌跡長）＋ｆ（実行矩形面積）
というように複数の指標を組み合わせてもよい。
【００２９】
以上の比較評価は、閉眼条件で立位姿勢をとった時の重心動揺をもとにしたものであるが、バランス能力の評価は、直立姿勢のまま体を前後に傾けることでどこまで重心を前後に移動させることができるかというテストによっても得ることができるとともに、このテストは加齢の影響が出やすいものとなっている。
【００３０】
このテストを行う場合、被験者の足のサイズ（足部長）を予め属性情報取得部２から入力しておくとともに、被験者に体を前後に傾けるように指示して計測した重心動揺データを用い、
前後移動範囲（％）＝（最後傾位置−最前傾位置）÷足部長さ×１００
の演算によって安定立位可能な重心の前後移動範囲（％）を得る。
【００３１】
この指標（前後移動範囲α）は図７のように上記表示出力部４において被験者の足部長に対応した長さの足型７と対応させて表示することで、視認性に優れたものとすることができる。なお、前後移動範囲αが足のつま先からどの程度かかと方向へ進んだ位置にあるかは、重心動揺計測部１に前記つま先位置を規定するための指示部１５につま先を合わせていたと仮定することで行っている。
【００３２】
重心動揺計測部１に上記指示部１５がない場合は、前後移動範囲αの中心が足型７のどの前後位置にくるのかが定かでなくなるが、この場合は、足型７における足のつま先からかかと方向へ足部長の５５〜６０％進んだ位置Ｌにくるように前後移動範囲αと足型７とを描画するのが好ましい。図７中のＧは自然立位位置での重心位置を示しているマークである。また、ここでは左右の足の荷重比も表示するようにしている。
【００３３】
以上のバランス能力評価の各表示は、いずれか一つだけを行うのではなく、すべてを行ってもよいのはもちろんである。
【００３４】
ところで、このようにして被験者のバランス能力のチェックを行った時、この被験者から得られた評価データは、その属性情報とともにデータベース５に追加データとして書き込んでいくようにしている。計測毎にデータベース５を更新し、サンプルデータの蓄積量を増やすことでデータベース５の信頼性を高めることができ、その後のバランス能力の評価の精度を向上させることができる。
【００３５】
また、重心動揺を正しく計測するには、被験者に対して姿勢や動作（足位置、足の開閉状態、手の位置、眼の開閉状態、前傾後傾状態、腰や膝の屈伸状態など）の指示を与える必要がある。これらの指示は、音声ガイドを用いて行えば、計測手技に詳しいスタッフがいなくても、正確な重心動揺計測が可能となる。たとえば比較評価部３をパソコンで、表示出力部４をモニターで構成している場合、音声ガイダンス発信部となるスピーカーをさらに追加することで、
「足型に合わせて足を閉じ、「気をつけ」の姿勢でお立ちください」
「テストは３０秒間、目を閉じて行います」
「余分な力を入れずに体が揺れないよう努力してください」
「Ｅｎｔｅｒキーを押すと開始します」
「準備ができたらＥｎｔｅｒを押し、目を閉じてください。」
「計測を開始します」
「次の計測へ進むにはＥｎｔｅｒを押してください」
「再計測したい場合、Ｄｅｌｅｔｅを押してください」
といった音声ガイドを画面表示によるガイドに加えて行うことができる。
【００３６】
また、キーボードやテンキーを被験者の応答を受け付ける受信部として利用することで、被験者と装置とが双方向的なやり取りを伴って計測を実施することができ、正確な指示を必要とする様々なバランステストを実施して結果を評価することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、被験者の重心動揺データの評価結果を、既に蓄積したデータベース中の評価データと比較して提示することで、専門的な知識を持たない被験者でも自分のバランス能力の目安を知ることができるものであり、殊に被験者の属性情報を用いて対応する属性情報を持つ評価データをデータベースから抽出して、被験者の評価データとデータベース中の評価データで属性情報が被験者の属性情報に対応する評価データとをグラフ描画領域に描いたＸＹグラフ上で対応させて表示出力部に描画することで、数値に頼ることなく視認性に優れた比較表示ができ、被験者にとって理解しやすいものとなり、被験者にとって自身のバランス能力がどの程度であるかをより明確に知ることができる。
【００３９】
また順位付けして順位を表示しても、被験者は自身のバランス能力がどの程度のものであるかを容易に把握することができるものとなる。
【００４０】
また、年齢に対応する数値で表示するようにしても、被験者はバランス能力の目安を容易に理解することができる。
【００４１】
また、被験者の安定立位可能な重心の前後移動範囲の評価データを上記表示出力部に被験者の足部長に対応した長さの足型と対応させて表示するものでも、被験者自身が自分のバランス能力の目安を視覚的に容易に理解できるものとなる。
【００４２】
さらに比較評価部は被験者の過去の評価データをデータベースから抽出して被験者の評価データの履歴を表示出力部に表示すると、被験者はバランス体力の変化を知ることができ、長期的な健康管理に役立てることができる。
【００４３】
そして、重心動揺計測部から得た被験者の重心動揺データから導く重心動揺評価データと属性情報取得部から得た被験者の属性情報とを、上記データベース中に追加してデータベースを更新するものであれば、サンプルデータの蓄積量の増加により、バランス能力の評価の精度を向上させることができる。
【００４４】
また、重心動揺計測部が右足用計測ユニットと左足用計測ユニットと計測時に両者の干渉を防ぐ隔離板とからなるものであれば、左右の足を揃えた姿勢でも左右独立に荷重や重心動揺を計測することができ、左右の足を肩幅に開いて計測する場合よりも正確なバランス能力の評価を行うことができる。
【００４５】
また、重心動揺計測部による計測動作に関する音声ガイダンスを発信する発信部と、被験者の応答を受け付ける受信部とを備えて、受信動揺計測部は発信部から発信した音声ガイダンスに対する被験者からの応答に応じて測定動作を進めるものであると、被験者一人でも計測が可能となり、検査費用の削減に貢献することができるとともに、専門的な知識を持つ検査技師がいなくとも、正しい手続きで一連のテストを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の概略図である。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】 (a)(b)(c)の同上のバランス能力評価結果の表示の一例を示す説明図である。
【図４】同上のバランス能力評価結果の表示の他例を示す説明図である。
【図５】同上のバランス能力評価結果の表示のさらに一例を示す説明図である。
【図６】同上のバランス能力評価結果の表示の別の例を示す説明図である。
【図７】同上のバランス能力評価結果の表示のさらに別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１重心動揺計測部
２属性情報取得部
３比較評価部
４表示出力部
５データベース

Claims

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