JP4862895B2 - 歩行能力診断システム - Google Patents
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Description
a)右脚及び左脚がそれぞれ床面に着地してから離れる迄の左右の接床時間TR、TLの内の長い方の接床時間、
b)右脚及び左脚がそれぞれ床に加える左右の荷重FR、FLの内、大きい方の荷重、
c)右脚及び左脚がそれぞれ行う左右の歩幅の内、大きい方の歩幅、
d)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅の内ずれ幅が小さい方の脚が床に与える荷重。
また、上記診断部は、上記の脚バランス比を以下の何れか一つとして規定することができる。
e)左右の脚の接床時間の比、
f)左右の脚の床への荷重の比、
g)左右の脚の歩幅の比、
h)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅の比、
i)左右の脚のつま先角度の比。
建物内の階段や廊下の手摺にその長さ方向に沿って配置された複数の手摺荷重センサとで構成することも可能である。この場合、上記診断部は、階段を歩行する際に生じる床荷重センサからの床信号と、手摺荷重センサからの手摺信号とから、左脚と右脚とについて、階段に与える脚荷重に対して手摺に加える手荷重との荷重比率を求め、荷重比率の小さい方を上記の脚強度の代表値として選択し、左右の脚の荷重比率の比を上記の脚バランス比として決定するように構成する。このため、階段歩行時における使用者の歩行能力を知ることが出来る。
使用者に対して、無意識のうちに適切な運動を行わせることが出来る。
このような構成の運動器具を使用することにより、左右の脚力のバランスが崩れた使用者に対して、脚バランスの矯正を行いながら歩行能力を向上させるために適した運動負荷を与えることが出来る。
更に、本システムには使用者の認識情報を取得するための認識情報取得手段20が備えられる。この認識情報取得手段20は使用者の顔画像を撮像するカメラ22と、通信インターフェース28とで構成され、後述するように、顔画像を分析して使用者を特定することで、複数の使用者毎に歩行能力の診断が行われる。
a)右脚及び左脚がそれぞれ床面に着地してから離れる迄の左右の接床時間 TR、TLの内の長い方の接床時間、
b)右脚及び左脚がそれぞれ床に加わる左右の荷重FR、FLの内、大きい方の 荷重、
c)右脚及び左脚がそれぞれ行う左右の歩幅の内、大きい方の歩幅、
d)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅 の内、ずれ幅が小さい方の脚が床に与える荷重。
また、脚バランス比としては、下の何れかの一つが選択される。
e)左右の脚の接床時間の比、
f)左右の脚の床への荷重の比、
g)左右の脚の歩幅の比、
h)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅 の比、
i)左右の脚のつま先角度の比。
このため、上記のセンサ情報処理部120は、上の分析に必要な測定パラメータを蓄積する。
図33及び図34は、手摺を備えた階段を歩行する際の歩行能力を分析する手法を示す。この手法では、センサユニット10として、階段の各ステップに設置した複数の荷重センサ12と、手摺に設置した荷重センサ13とを備えるものを使用する。また、手摺にはその長さ方向に沿って複数の圧力センサが並べられ、手摺を持つ使用者の位置の変化を検出して、階段の上がり下がりを決定する出力を与える。更に、階段に設置される荷重センサは各ステップの左右方向にも複数配列されており、階段の上がり下がりに応じて、右脚と左脚のどちらが階段に荷重を加えているかを検出できる。階段を歩行する場合、脚力が弱くなると手摺に加える荷重が多くなり、階段に加わる荷重と手摺に加わる荷重の比率は、左右の脚強度の違いによっても変化する。この例では、この現象を利用して、脚強度と脚バランス比を求めるもので、脚強度の代表値としては、左右の各脚について手摺荷重/床荷重の比(H/F)が小さいものと規定し、脚バランス比は、この比の割合として規定する。この場合、センサ情報処理部120は、図34に示すように、階段に加えられる床荷重と手摺に加えられる手摺荷重の時系列データを集め、診断部130はこの時系列データを分析して、左右の各脚の階段への荷重時における手摺荷重/床荷重の比の平均値を求め、小さい方の手摺荷重/床荷重の比を示す側を脚強度の代表値として選択し、左右の各脚の手摺荷重/床荷重の比の割合を脚バランス比として選択する。このようにして得られた脚強度の代表値から、上述の脚強度換算表と同様に所定の分類に従ってランクされた、脚強度を選択する。
Claims (15)
- 使用者の歩行動作を検出するために建物内に設置されるセンサユニットと、
建物内に設けられた通信ネットワークを介して上記センサユニットに接続されるサーバーと、
上記通信ネットワークを介して上記サーバーに接続された情報報知装置とを備え、
上記センサユニットは使用者の歩行動作に伴う歩行信号を出力し、
上記サーバーは、
上記センサユニットから送られる歩行信号の時系列データを蓄積するセンサ情報処理部と、
上記の時系列データを分析して使用者の歩行能力を判定して、歩行能力データを作成する診断部と、
選択された歩行能力データを上記ネットワークに送出する情報提供部とを構成し、
上記情報報知装置は、上記の診断部で選択された歩行能力データを使用者に対して報知させる報知手段を備えた歩行能力診断システムであって、
運動計画を使用者に実行させる運動器具を含み、この運動器具は使用者の身体に外力を加える可動部を更に備え、
上記サーバーは、判定データテーブルと、判定された歩行能力データに対応する上記の運動計画を作成する運動計画部とを備え、この運動計画部で作成した運動計画を上記判定データテーブルに書き込み、
上記の情報提供部は、上記の運動計画を上記のネットワークを介して上記の運動器具に送信し、
上記の運動器具は、上記の運動計画に基づいて、上記の運動計画に応じた運動を使用者に与えるように、上記の可動部を制御する制御部を備えたことを特徴とする歩行能力診断システム。 - 上記の診断部は、所定の時間範囲内の上記時系列データから左右の脚強度を分析し、上記左右の脚強度の代表値、及び左右の脚強度の比である脚バランス比を判定し、脚強度の代表値と脚バランス比とで上記の歩行能力データを構成し、この歩行能力データを判定時刻と関連させて上記の判定データテーブルに記録するように構成され、
上記情報報知装置は、上記の判定データテーブルから最新の歩行能力データを読み出してこれを報知するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の歩行能力診断システム。 - 上記センサユニットは、
建物内の床に設置された複数の床荷重センサと、
建物内の階段や廊下の手摺にその長さ方向に沿って配置された複数の手摺荷重センサとで構成され、
上記診断部は、階段を歩行する際に生じる床荷重センサからの床信号と、手摺荷重センサからの手摺信号とから、左脚と右脚とについて、階段に与える脚荷重に対して手摺に加える手荷重との荷重比率を求め、荷重比率の小さい方を上記の脚強度の代表値として選択し、左右の脚の荷重比率の比を上記の脚バランス比として決定するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の歩行能力診断システム。 - 使用者の身体特徴データを取得する認証情報取得手段と、複数の使用者の特性データを保持する使用者テーブルとを更に備え、上記使用者テーブルには使用者コード及び各使用者の身体的特徴を特定する身体判定データが記録され、
上記の判定データテーブルは、上記の使用者コードを記録するように構成され、
上記サーバーは使用者認識部を有し、この使用者認識部は上記の認証情報取得手段で得られた身体特徴データから上記使用者テーブルの上記身体判定データに合致する上記使用者コードを選択して、この使用者コードを上記診断部に与え、
上記診断部は、判定された歩行能力データを上記の使用者コードに関連づけて上記の判定データテーブルに記録し、
上記の運動器具は、上記の使用者テーブルから使用者コードを選択する使用者選択手段を備え、選択された使用者コードに関する最新の運動計画を上記の判定データテーブルから読み出して、この運動計画を上記の制御部に与えることを特徴とする請求項1に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の運動器具と上記の情報報知装置が一体の構造物に組み込まれたことを特徴とする請求項4に記載の歩行能力診断システム。
- 上記の運動器具は、上記の運動計画に基づいて、使用者に対して他動的な筋収縮を生じさせる運動を上記可動部で作り出すように構成されたことを特徴とする請求項4に記載の歩行能力診断システム。
- 上記の運動器具の可動部は、座姿勢の使用者が臀部を載せる座部と、使用者が足を載せる足置部とで構成され、
上記の座部は上記の運動計画に基づいてその位置が変化するように制御され、
上記の足置部は上記座部の位置に拘わらず使用者の膝関節の曲げ角度を一定に維持するように構成されたことを特徴とする請求項6に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の運動器具は基台と、上記座部を基台の上方で移動させる駆動機構とを備え、上記足置部は基台の横方向に沿って離間した左右一対の足載せ台で構成され、
上記駆動機構は、中立位置の座部と左の足載せ台とを含む垂直面内で座部を中立位置と左の足載せ台に近づく位置との間で往復移動させる左脚運動と、中立位置の座部と右の足載せ台とを含む垂直面内で座部を中立位置と右の足載せ台に近づく位置との間で往復移動させる右脚運動とを交互に行うように構成され、
上記制御部は、左脚運動と右脚運動において、それぞれ、足載せ台側への上記座部の移動量を変化させるように構成され、
上記制御部は、上記の運動計画で規定される上記の脚強度と上記の脚バランス比に応じて左脚運動と右脚運動における座部の移動量を個別に決定することを特徴とする請求項7に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の診断部は上記の脚強度を、以下の何れか一つとして規定し、
a)右脚及び左脚がそれぞれ床面に着地してから離れる迄の左右の接床時間の内の長い方の接床時間、
b)右脚及び左脚がそれぞれ床に加える左右の荷重の内、大きい方の荷重、
c)右脚及び左脚がそれぞれ行う左右の歩幅の内、大きい方の歩幅、
d)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅の内ずれ幅が小さい方の脚が床に与える荷重、
上記の診断部は上記の脚バランス比を以下の何れかの一つとして規定し、
e)左右の脚の接床時間の比、
f)左右の脚の床への荷重の比、
g)左右の脚の歩幅の比、
h)体重心の移動軌跡から左右に離れた左右の各脚の着床位置までのずれ幅の比
i)左右の脚のつま先角度の比、
上記の診断部は、得られた脚強度と脚バランス比を上記の判定データテーブルに記録することを特徴とする請求項8に記載の歩行能力診断システム。 - 上記センサユニットは、
建物内の床に設置された複数の床荷重センサと、
建物内の階段や廊下の手摺にその長さ方向に沿って配置された複数の手摺荷重センサとで構成され、
上記診断部は、階段を歩行する際に生じる床荷重センサからの床信号と、手摺荷重センサからの手摺信号とから、左脚と右脚とについて、階段に与える脚荷重に対して手摺に加える手荷重との荷重比率を求め、荷重比率の小さい方を上記の脚強度の代表値として選択し、左右の脚の荷重比率の比を上記の脚バランス比として決定するように構成されたことを特徴とする請求項8に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の駆動機構は、
上記座部の上記基台からの高さを調整する高さ調整手段と、
上記の左右脚運動におけるそれぞれの移動量を調整する移動量調整手段と、
上記の左右脚運動における往復動周期を変化させる周期調整手段と、
上記座部の駆動時間を調整するタイマーと、
を備え、
上記制御部は、上記運動計画に含まれる上記の脚強度と上記の脚バランス比に基づいて、上記の高さ調整手段、移動量調整手段、周期調整手段、タイマーの内の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項8に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の駆動機構は上記座部の上記基台からの高さを調整できるように構成され、
上記使用者テーブルには使用者の身長データを記録するように構成され、
上記の診断部は、該当する使用者コードに基づいて上記使用者テーブルから身長データを読み出して、上記運動計画に身長データを付加し、
上記制御部はこの身長データに応じて上記座部の高さを変化させるように構成されたことを特徴とする請求項8に記載の歩行能力診断システム。 - 上記の運動器具における高さ調整手段、移動量調整手段、周期調整手段、タイマーにおいて変化する各パラメータを、上記の運動計画で規定される歩行能力データに対応させた運動制御情報を保持する運動制御テーブルを備え、
上記の運動器具の制御部は、判定データテーブルから取得した歩行能力データに対応する運動制御情報に基づいて、上記の可動部を制御するように構成されたことを特徴とする請求項11に記載の歩行能力診断システム。 - 上記センサユニットは使用者の歩行姿勢の画像を撮像してこれを歩行信号として出力するカメラであり、
上記診断部は、上記の歩行姿勢の画像から使用者の歩行能力を判定して歩行能力データとすることを特徴とする請求項1に記載の歩行能力診断システム。 - 複数種類の運動器具についてそれぞれ運動器具コードとそれぞれの運動器具で行われる運動特性を保持した運動器具テーブルを備え、
上記診断部は、判定された歩行能力データに最適の運動器具を示す運動器具コードを、上記の運動器具テーブルから取得して、上記情報報知部に送信し、
上記情報報知部は、送信された運動器具コードに対応する運動器具情報を報知するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の歩行能力診断システム。
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