JP6439153B2

JP6439153B2 - 転倒リスクチェックシステム、並びに転倒リスクチェックプログラム

Info

Publication number: JP6439153B2
Application number: JP2014231524A
Authority: JP
Inventors: 田中　智則; 智則田中; 智子塩満; 来美鶴田
Original assignee: University of Miyazaki
Current assignee: University of Miyazaki
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: JP2016093347A

Description

本発明は、被測定者自身にて簡易に転倒リスクをチェックする転倒リスクチェックシステム、並びに転倒リスクチェックプログラムに関するものである。

高齢者人口の増加に伴い、日常生活での要支援・要介護を必要とする高齢者が急増し、医療費や介護費など医療経済の増加が社会的な問題となっている。平成２２年度の国民生活基礎調査によると、要支援・要介護に至る要因は、骨折・転倒、関節疾患、脊髄損傷などによる運動器の障害が最も高く、次いで脳血管疾患、認知症の順となっている。運動器の機能は他の臓器とは異なり、４０歳以降、経年的に低下し続け、それらは筋力、筋持久力、骨密度、柔軟性、反応性、平衡維持能力など広範囲に及ぶことが分かっている。それに伴い、歩行、立ち上がり、階段昇降、荷物の運搬能力等の日常生活動作に徐々に支障が生じ、加齢により運動器の障害のために移動機能の低下をきたした状態を、「ロコモティブシンドローム」と呼ぶことが提唱されている。

運動機能は加齢とともに低下する一方、運動機能に対する自己の認識は運動能力のピーク時のイメージが強く残っているため、実際の運動機能と認識された運動機能にはずれが生じる。そのため、「思ったより脚が上がらなかった」「あの程度の段差なら跨ぐことができると思った」などの、自己の運動能力に関する予測違いが誘発される。歩行中のつまずき、転倒は、このような予測違いにより、イメージとして持ち続けた運動能力が発揮されない際に引き起こされる。したがって、実際の運動機能と認識された運動機能とのずれを自覚し、予測違いによる転倒を予防して運動器の障害を防止するよう、日常生活における健康管理を行うことが必要である。

そこで従来、日常生活における健康管理として、被測定者の重心を測定し、測定値に基づいて運動機能を簡易評価し、運動機能を定量的に捉えることで、健康管理効果を得ることができる装置が先に提案されていた。

このような装置として、被測定者の重心位置を測定し、重心移動の目標となる目標物を重心位置と共に表示し、素早く重心移動を行わせることで、移動までの時間及び重心位置が安定するまでの時間を測定し、測定された各々の時間と被測定者の身体情報とから運動能力に関する指標を演算し得点化を行う装置（特許文献１参照）が知られている。また、身体運動を行うよう被測定者へ指示し、運動に伴って検出される荷重に基づき被測定者の重心位置を検出し、重心位置の変位量に基づいて被測定者の運動機能を評価する装置（特許文献２参照）が提案されている。

特許第３８７１２４７号公報特許第４９９０７１９号公報

しかしながら、上記従来の装置は、被測定者の動から静、静から動への連続した切換動作を測定し、体力診断テストに基づく判定を行うため、比較的運動負荷が高く、日常生活程度の運動機能の評価には適さない。また、所定の運動を規則的に繰り返して被測定者の運動機能を評価するため、評価の算出までに時間がかかるものであった。

さらに、転倒を予防するためには、平衡維持能力のほか、身体の柔軟性、姿勢を保持する筋持久力の維持・向上が重要であり、上記従来の装置では、平衡維持能力のみを評価するに留まり、転倒リスクの総合的な判断要素を測定し、転倒リスクを示唆できるものではなかった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、例えば、体重測定による肥満度から惹起される病気の予防を図るために体重計や体脂肪計が使用されるように、被測定者の転倒リスクを簡易な方法でチェックすることができ、被測定者の転倒予防を支援することのできる転倒リスクチェックシステムを提供するものである。

このため本発明の転倒リスクチェックシステムは、被測定者が両足立ちした状態の左右の足ごとの荷重分布を検出する荷重分布検出手段と、被測定者の体重を検出する体重測定手段と、被測定者が片足立ち状態の維持可能な時間を計測する片足立ち可能時間計測手段と、片足立ち可能時間に基づいて被測定者の背筋の柔軟性を算出する演算手段と、この演算手段により求められた背筋の柔軟性に基づいて被測定者の転倒リスクを解析する転倒リスク解析手段と、検出された荷重分布及び体重、計測された片足立ち可能時間、及び転倒リスク解析手段による解析結果を表示させる表示手段とを備えることを第一の特徴とする。

また、被測定者の身体情報を入力する入力手段を備え、前記表示手段に表示させることを第二の特徴とし、前記演算手段が検出された被測定者の体重に基づき被測定者の重心の左右バランスを演算し、検出された被測定者の左右の足ごとの荷重分布に基づき左右の足ごとの足バランス比を演算し、前記表示手段に表示させることを第三の特徴とする。

さらに、被測定者の両足立ちの荷重の変動が収束し安定するまでの時間を計測し、前記表示手段に表示させることを第四の特徴とする。

また本発明のプログラムは、被測定者の体重を測定して被測定者の重心の左右バランス、及び左右の重心比を算出するステップと、被測定者の左右の足ごとの荷重分布から左右の足ごとの足バランス比を算出するステップと、被測定者の片足立ち可能時間に基づいて被測定者の背筋の柔軟性を算出するステップと、求められた背筋の柔軟性に基づいて被測定者の転倒リスクを解析するステップと、被測定者の重心の左右バランス、左右の足ごとの足バランス比、片足立ち可能時間、転倒リスクを表示するステップを備えることを特徴とする。

本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）被測定者が、前屈運動などを行うことなく、検出台に搭乗して片足立ちを行うという低負荷の運動を行うだけで、被測定者の背筋の柔軟性を算出し、転倒リスクを解析することができ、被測定者への負担を軽減することができる。
（２）被測定者の重心の左右バランス、左右の足ごとの足バランス比、片足立ち可能時間、転倒リスクを表示するため、実際の運動機能と認識された運動機能とのずれを自覚することができる。この結果、自己の転倒リスクを確認し、より確実に転倒を予防することができる。

本発明に係る転倒リスクチェックシステムの構成を模式的に示す斜視図である。本発明に係る転倒リスクチェックシステムの構成を示すブロック図である。本発明に係る転倒リスクチェックシステムが実行する処理を示すフローチャートである。本発明に係る転倒リスクチェックシステムにおけるアプリケーションプログラムのトップ画面を示す図である。本発明に係る転倒リスクチェックシステムにおけるアプリケーションプログラムの測定者一覧画面を示す図である。本発明に係る転倒リスクチェックシステムにおけるアプリケーションプログラムの測定者情報の新規登録画面を示す図である。片足立ち時間と長座体前屈の相関関係を示すグラフである。文部科学省による新体力テストにおける得点を示す表である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係る転倒リスクチェックシステム１の主たる構成は、図１に示すように、被測定者が搭乗し、被測定者の体重、重心を検出し、検出したデータを無線送信する検出台２と、検出台２から受信したデータを取得・分析してその結果を表示する測定プログラム（アプリケーションプログラム）が搭載された端末機器３と、端末機器３に有線接続され、測定結果や分析結果を印字するプリンタ装置４から構成されている。

図１に示すように、検出台２は、被測定者が両足立ちの状態で搭乗する天板と、内蔵された体重測定装置２２、及び荷重分布測定装置２３から構成されており、略矩形状に形成されている。天板の上面には被測定者が起立する際の目安となる足位置ガイドライン２１が表示されている。足位置ガイドライン２１は、図示したように、大、中、小など複数の足形サイズが表示されることが好ましく、天板の上面に直接描かれるほか、例えば天板が発光素子を有する表示パネルで構成され、足位置ガイドライン２１を点灯及び消灯させて表示させても良い。

検出台２は、図１に示すように、その４隅付近に荷重検出手段としての体重測定装置２２を内蔵しており、足位置ガイドライン２１に被測定者が両足立ちした状態で被測定者の体重を検出する。体重測定装置２２は、一般的な体重計に用いられるように、例えばロードセルあるいは圧電素子などを用いて、検出台２上の物体あるいは被測定者の体重（床反力）に対応した信号を生成する。また、足位置ガイドライン２１の下部には、荷重分布測定装置２３が夫々内蔵されており、足位置ガイドライン２１に被測定者が両足立ちした状態で足裏の荷重分布を検出する。荷重分布測定装置２３は、図１に示すように、例えば格子状にセンサーを配置し、センサーの交差点をセンシングポイントとして足裏の荷重分布を検出する。検出台２の後方（図１において下方）側面には、検出台２をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ２４が備えられている。

また、検出台２は、図２に示すように、体重測定装置２２、及び荷重分布測定装置２３に接続されたＭＰＵ２５と、ＭＰＵ２５に接続され、ＭＰＵ２５で処理されたデータを端末機器３へ無線送信する無線装置２６を内蔵している。ＭＰＵ２５には、体重測定装置２２、及び荷重分布測定装置２３から検出された信号に基づき、所定のプログラムに従って演算処理を行う演算装置２５１と、検出されたアナログ値をデジタル信号へ変換するためのＡ／Ｄ変換装置２５２と、日時の管理や荷重分布に関する時間を測定する時間測定手段である時計装置２５３が含まれている。

端末機器３は、図１に示すように、検出台２から受信した測定値や被測定者の情報などを表示する表示部３１、被測定者の氏名、性別、年齢、身長、及び足のサイズ等の被測定者の身体に関する情報を入力する操作部３２、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等が組み込まれた制御部を備え、検出台２からデータを受信し、データに基づき結果を演算、及び解析するアプリケーションプログラムを備えている。表示部３１は、例えば、ＬＣＤ、ＣＲＴ等のディスプレイから構成され、ＣＰＵの制御下にて、入力された各種データを搭載されたアプリケーションプログラムを介して表示する。操作部３２は、例えば、数値、文字等を入力するためのデータ入力キーや、データの選択、送り操作等を行うための上下左右移動キーや各種機能キー等によって構成されるキーボードを備え、押下されたキーの押下信号をＣＰＵへ出力するように構成されている。このように端末機器３は、汎用のパーソナルコンピューターをベースとする機器であるが、図示したようにノート型端末を用いるほか、例えば表示部３１、操作部３２、及び制御部が夫々分離された専用の機器であっても良い。

次に、本発明に係る転倒リスクチェックシステム１の動作について説明する。被測定者は端末機器３の電源と、電源スイッチ２４を押下して検出台２の電源をＯＮし、端末機器３のアプリケーションプログラムを起動させ、表示部３１にアプリケーションプログラムのトップ画面５を表示させる（ステップＳ１）。尚、被測定者は、表示画面上では「測定者」と表示している。以下では、前述した被測定者を測定者として説明する。

図４に示すように、アプリケーションプログラムを起動させたトップ画面５にて測定者情報ボタン５１を押操作し、図５に示す測定者一覧画面６を表示させ、測定者を選択する（ステップＳ２）。測定者が一覧に表示されない、つまり新規に測定を行う場合には、新規登録ボタン６１を押操作し、図６に示す測定者登録画面７を表示させ、測定者の情報を入力する。測定者登録画面７では、測定者の氏名、性別、年齢、身長、及び足のサイズなどの測定者情報７１を操作部３２により入力して登録ボタン７２を押操作し、新規登録を行う。入力された測定者情報７１は、端末機器３のＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置に記録され、これらの情報が測定者一覧画面６に抽出して表示される。測定者一覧画面６で測定者を確認した後に、選択して終了ボタン６２を押操作することで、図４に示すトップ画面５に選択した測定者の測定者情報が伴って表示される。トップ画面５に表示された測定者情報と実際の測定者が相違する際には、測定キャンセルボタン５３を押操作して再度測定者選択を行う。

続いてトップ画面５で、測定開始ボタン５２を押操作後、検出台２に測定者が起立したかを判断し、測定プログラムが開始される（ステップＳ３）。測定者は、検出台２の表面に表示された足位置ガイドライン２１から自己の足サイズに近い足型を目安として検出台２に両足立ちすることで、検出台２が、自動的に体重測定（ステップＳ４）、左右バランス測定（ステップＳ５）、安定時間測定（ステップＳ６）を順次、又は同時に測定して、そのデータを端末機器３へ送信する。

体重測定（ステップＳ４）は、前述した四隅の体重測定装置２２を用いて測定されるが、各所で得られた荷重信号の合計値は測定者の体重値として演算装置２５１により演算処理されてトップ画面５に表示される。左右バランス測定（ステップＳ５）は、四隅の体重測定装置２２が検出した荷重信号の差を基に、重心位置の左右バランスを演算装置２５１により演算処理されてトップ画面５に表示される。ここで左右バランスは、端末機器３内のＣＰＵにより、荷重信号の値が安定時間内の時系列グラフで表示されるとともに、重心位置の割合が算出されてグラフの下方に表示される。また、荷重分布測定装置２３により検出された荷重の変動がほぼゼロとなり、重心が安定した際には、トップ画面に「安定」の文字が表示される。荷重分布測定装置２３により検出された荷重分布は、端末機器３内のＣＰＵにより演算処理され、足バランスとしてグラフィック表示されるとともに、例えば片足ごとの踵、母指球、小指球などの部位に応じた比率として表示される。安定時間測定（ステップＳ６）は、時計装置２５３により、体重測定装置２２もしくは荷重分布測定装置２３が荷重を検出し始めた時間から、体重測定装置２２もしくは荷重分布測定装置２３が検出する荷重の変動がほぼゼロ（静止立位の姿勢）となるまでの時間を計測し、トップ画面５に安定時間として表示される。

測定者が静止立位の姿勢となった後、つまり、ステップＳ６までの測定が完了した後に、片足立ちの測定が開始される（ステップＳ７）が、この間に、測定項目が切替わる合図として、例えば端末機器３からブザー音を鳴動させるなどのステップを入れ、測定者自身が次の測定を開始するタイミングを確認することができるよう構成しても良い。

ステップＳ７では、体重測定装置２２により検出される両足の荷重のうち、片方の足の荷重がゼロとなった時に片足立ちの測定が開始される。つまり、体重測定装置２２が両足の荷重を検出している間は測定待機状態となる。測定者が片足立ちを開始した際（片方の足の荷重がゼロとなった時）には、自動的に時計装置２５３が作動し、片足立ちが終了する時点、又はタイムアウトで計測を完了する（ステップＳ８）。ここで片足立ちの終了とは、体重測定装置２２が再度荷重を検出することを示し、被測定者が上方へ上げた足を再度測定装置２に着地することを示す。またタイムアウトとは、片足立ちが終了しない場合に一定の時間で計測終了することを示す。この片足立ち可能時間は、片足立ち時間として計測した時間がトップ画面５に表示される。

ステップＳ８までの測定が完了すると、測定値に基づく種々の測定結果が演算、もしくは解析される（ステップＳ９）。測定結果としては、柔軟性、転倒リスク（ロコモ推定値）、及び診断コメントが算出され、トップ画面５に診断コメントとして表示される。

柔軟性を演算する場合には、測定された片足立ち時間と、柔軟性との相関関係に基づいて下記の相関式１により算出される。ここで、ｙは柔軟性を示し、ｘは片足立ち時間を示す。

＜相関式１＞
ｙ＝０．１０８８ｘ＋２５．４４２

相関式１は、発明者らが従来の体力測定における片足立ち時間、及び長座体前屈の測定結果を回帰分析することで得た相関式である。図７に示すように、これらのパラメータは、相関寄与率Ｒ^２が０．２８５５であり、相関関係にある。長座体前屈には、背筋の柔軟性が必要であり、本発明においては、片足立ち時間、及び長座体前屈の測定結果を回帰分析することで得られた相関式より得られた結果を背筋の柔軟性を推定する指標とする。

前述したように、転倒を予防するには、平衡性などのバランス能力のほか、身体の柔軟性が必要である。したがって、重心の左右バランス、及び身体の柔軟性から転倒リスクを推定することが可能である。文部科学省における新体力テストでは、図８に示すように、性別、年齢などの身体情報に長座体前屈の結果、開眼片足立ち可能時間が予め定義付けられており、被測定者の測定結果と照合し、対する得点が付与されて合計得点により被測定者の体力が評価されている。本発明においては、被測定者の年齢、性別、片足立ち時間の計測結果（片足立ち可能時間）、及び相関式１で得られた値から総合的に被測定者の転倒リスクが解析される。例えば、被測定者が女性で年齢が４２歳、片足立ち時間の計測結果が３３秒であれば、相関式１で得られる値がｙ＝２９．０３２４となり、図８に示す得点表を閾値として、バランス維持能力は中程度であるものの、柔軟性が低く、転倒リスクが高いと解析される。転倒リスク解析を行うための閾値は、図８に示すように既知のデータを用いても良く、また所定の閾値を設けて解析を行い、転倒リスクを判定しても良い。このように本発明は、背筋の柔軟性に基づいて被測定者の転倒リスクを解析する転倒リスク解析手段を備える。

診断コメントは、安定時間、片足立ち時間などの測定結果、被測定者の左右の足ごとの荷重分布から被測定者の重心の左右バランス、足ごとの足バランス比、柔軟性などの演算結果、転倒リスクなどの解析結果に基づいて、予め定義された診断コメントがトップ画面５に表示される。そのため、被測定者は、検出台２に立ち、片足立ちを行うという簡易な方法で、自己の転倒リスクに対する診断コメントを得ることができる。

ロコモティブシンドロームの診断は、日本整形外科学会で定められた機能評価項目に基づいて日常生活における自立度判定や運動機能の評価によって行われている。機能評価項目は、片足立ちで靴下を履くことができるか否か、家の中でつまずいたり滑ったりするか否か、階段を上るのに手すりが必要であるか否か、横断歩道を青信号で渡ることができるか否か、１５分続けて歩くことができるか否か、２ｋｇ程度の買い物（１リットルの牛乳パック２個程度）を持ち帰るのが困難であるか否か、また家の中のやや重い仕事（掃除機の使用、布団の上げ下ろしなど）が困難であるか否かなど日常生活の運動機能に関する項目が挙げられており、各項目について自己評価を行い、１つでも当てはまれば、ロコモティブシンドロームのリスクがあると判定される。したがって、本発明においては、例えば、片足立ち可能時間が極端に短い場合は、片足立ちで靴下を履くことが不可能と判断し、ロコモティブシンドロームのリスクが有ると推定することができる。片足立ち可能時間の長さは、年齢、性別を用いて所定の式により算出するほか、一定の時間をボーダーラインとして判断させても良い。このようにして判断されたロコモティブシンドロームのリスク有無は、トップ画面５に表示される。

トップ画面５に表示された測定結果や演算結果などのデータを保存する場合には、トップ画面５の測定データ保存ボタン５４を押操作し、端末機器３のＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置に保存して測定を完了する（ステップＳ１１）。また、プリントボタン５５を押操作することで、プリンタ装置４から測定結果が印字処理される。プリンタ装置４は、表示画面や測定結果を印字処理できれば、種々の装置を使用することができ、例えばプリンタ装置４の代わりにプラスティック製のカードにバーコードを印字可能なカード印字装置等を用いて、カードに測定結果や個人情報のほか、２次元バーコードを印字することも可能である。

１転倒リスクチェックシステム
２検出台
２１足位置ガイドライン
２２体重測定装置
２３荷重分布測定装置
２４電源スイッチ
２５ＭＰＵ
２５１演算装置
２５２Ａ／Ｄ変換装置
２５３時計装置
２６無線装置
３端末機器
３１表示部
３２操作部
４プリンタ装置
５トップ画面
５１測定者情報ボタン
５２測定開始ボタン
５３測定キャンセルボタン
５４測定データ保存ボタン
５５プリントボタン
６測定者一覧画面
６１新規登録ボタン
６２選択して終了ボタン
７測定者登録画面
７１測定者情報
７２登録ボタン

Claims

被測定者が両足立ちした状態の左右の足ごとの荷重分布を検出する荷重分布検出手段と、被測定者の体重を検出する体重測定手段と、被測定者が片足立ち状態の維持可能な時間を計測する片足立ち可能時間計測手段と、片足立ち可能時間に基づいて被測定者の背筋の柔軟性を算出する演算手段と、この演算手段により求められた背筋の柔軟性に基づいて被測定者の転倒リスクを解析する転倒リスク解析手段と、検出された荷重分布及び体重、計測された片足立ち可能時間、及び転倒リスク解析手段による解析結果を表示させる表示手段とを備えることを特徴とする転倒リスクチェックシステム。
被測定者の身体情報を入力する入力手段を備え、前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の転倒リスクチェックシステム。
前記演算手段が検出された被測定者の体重に基づき被測定者の重心の左右バランスを演算し、検出された被測定者の左右の足ごとの荷重分布に基づき左右の足ごとの足バランス比を演算し、前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転倒リスクチェックシステム。
被測定者の両足立ちの荷重分布が安定するまでの時間を計測し、前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の転倒リスクチェックシステム。
被測定者の体重を測定して被測定者の重心の左右バランス、及び左右の重心比を算出するステップと、被測定者の左右の足ごとの荷重分布から左右の足ごとの足バランス比を算出するステップと、被測定者の片足立ち可能時間に基づいて被測定者の背筋の柔軟性を算出するステップと、求められた背筋の柔軟性に基づいて被測定者の転倒リスクを解析するステップと、被測定者の重心の左右バランス、左右の足ごとの足バランス比、片足立ち可能時間、転倒リスクを表示するステップを備えることを特徴とするプログラム。