JP6569148B2 - 指標値算出装置、指標値算出システム、指標値算出方法およびプログラム。 - Google Patents
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Description
非特許文献1に開示された方法によれば、被検者のsensory reweightingが適切になされているかを評価することができる。他方、非特許文献1に開示された方法では、sensory reweightingの過渡状態を評価することができない。例えば、非特許文献1に開示された方法では、状況の変化に対する被検者の姿勢維持の適応能力を評価することができない。
本発明の目的は、sensory reweightingの過渡状態を評価するための指標値算出装置、指標値算出システム、指標値算出方法およびプログラムを提供することにある。
図1は、一実施形態に係る指標値算出システムの概略図である。
本実施形態に係る指標値算出システム1は、VLTC(Virtual Light Touch Contact)に係る条件の切り替えにより、sensory reweightingの過渡状態を評価に用いる指標値を算出する。なお、sensory reweightingの過渡状態を評価に用いる指標値とは、被検者の平衡感覚に関する指標値の一例である。VLTCとは、被検者の指先に刺激を与えてLTCを実現することで、被検者の体性感覚を刺激する技術である。被検者の指先は、体性感覚に関する刺激を受容する感覚器の一例である。
指標値算出システム1は、VLTC生成システム10、フォースプレート20、指標値算出装置30を備える。
フォースプレート20は、自装置に乗った被検者のCOP(center of pressure:足圧中心)を検出するセンサである。COPは、重心位置を示す情報の一例である。
指標値算出装置30は、被検者がVLTC生成システム10により刺激を与えられている所定の計測時間の間にフォースプレート20が検出した重心位置の変動に基づいて、被検者のsensory reweightingの過渡状態を評価に用いる指標値を算出する。具体的には、指標値算出装置30は、VLTC生成システム10により与えられる刺激の発生条件の切り替えタイミングより前の重心位置の変動と当該切り替えタイミングより後の重心位置の変動との比を、指標値として算出する。
図2は、一実施形態に係る振動子の振動強度の算出方法を示す図である。
本実施形態に係るVLTC生成システム10は、図2(A)に示すように、被検者の体幹を中心にインピーダンス特性を有する中空球状の仮想壁である仮想球が配置されていると仮定して、筐体110が当該仮想壁に侵入したときに生じる反力に相当する強度で振動子120を振動させる。これにより、VLTC生成システム10は、仮想的な壁に対するLTCを被検者に提示することができる。
計算装置300は、位置受信部301、体幹位置記憶部302、ベクトル算出部303、ベクトル記憶部304、速度算出部305、加速度算出部306、条件記憶部307、タイミング決定部308、タイミング通知部309、条件変更部310、強度算出部311、信号出力部312を備える。
体幹位置記憶部302は、被検者の体幹の位置情報を記憶する。
ベクトル算出部303は、体幹位置記憶部302が記憶する位置情報が示す位置と位置受信部301が受信した最新の位置情報が示す位置とを用いて、式(2)に基づいて被検者の体幹を中心とした仮想球の内壁から筐体110への法線ベクトルdXo(t)を算出し、ベクトル記憶部304に記録する。
速度算出部305は、ベクトル記憶部304が記憶する最新の所定数の法線ベクトルを微分することで筐体110の速度を算出する。
加速度算出部306は、ベクトル記憶部304が記憶する最新の所定数の法線ベクトルを2階微分することで、筐体110の加速度を算出する。
タイミング決定部308は、刺激の発生条件の切り替えタイミングを決定する。具体的には、タイミング決定部308は、乱数を用いて、2つの連続する切り替えタイミング間の時間が、指標値算出装置30による指標値の算出に用いられるサンプリング時間より長くなるように所定数(例えば、3つ)の切り替えタイミングを決定する。
タイミング通知部309は、タイミング決定部308が決定した切り替えタイミングを指標値算出装置30に通知する。
条件変更部310は、タイミング決定部308が決定した切り替えタイミングに、条件記憶部307が記憶する各定数を書き換える。具体的には、条件変更部310は、条件記憶部307が記憶する各定数が初期値である場合、条件変更部310は、各定数を0に書き換える。他方、条件変更部310は、条件記憶部307が記憶する各定数が0である場合、条件変更部310は、各定数を初期値に書き換える。つまり、本実施形態における刺激の発生条件の切り替えは、VLTCの提示の有無の切り替えである。
信号出力部312は、強度算出部311が算出した強度を示す信号を増幅器400に出力する。
指標値算出装置30は、開始指示部31、重心位置取得部32、重心位置記録部33、重心位置記憶部34、タイミング取得部35、変動量取得部36、指標値算出部37、提示部38を備える。
開始指示部31は、VLTC生成システム10に刺激の付与の開始を指示する。
重心位置取得部32は、フォースプレート20から被検者の重心位置を示すCOPを逐次取得する。
重心位置記録部33は、重心位置取得部32が取得したCOPを重心位置記憶部34に記録する。
重心位置記憶部34は、被検者のCOPを時系列に記憶する。
変動量取得部36は、タイミング取得部35が取得した切り替えタイミングの前の所定のサンプリング時間におけるCOPを重心位置記憶部34から取得し、COPの変動に基づいて切り替えタイミングの前のCOPの変動量を算出する。変動量取得部36は、タイミング取得部35が取得した切り替えタイミングの後の所定のサンプリング時間におけるCOPを取得し、COPの変動に基づいて切り替えタイミングの後のCOPの変動量を算出する。COPの変動量の例としては、サンプリング時間におけるすべてのCOPを内包する最小の矩形の面積や、サンプリング時間にCOPが描く軌跡の長さなどが挙げられる。
指標値算出部37は、変動量取得部36が取得したCOPの変動量の比を、指標値として算出する。
提示部38は、被検者に対する指示および指標値算出部37が算出した指標値を提示する。
図5は、一実施形態に係る指標値算出装置の動作を示すフローチャートである。
指標値算出装置30が起動すると、提示部38は、被検者に対し、開眼でフォースプレート20上に起立する指示を提示する(ステップS1)。次に、指標値算出装置30は、被検者の開眼時における指標値の算出処理を行う(ステップS2)。なお指標値の算出処理の詳細は、後述する。指標値算出装置30が開眼時における指標値を算出すると、提示部38は、被検者に対し、閉眼でフォースプレート20上に起立する指示を提示する(ステップS3)。次に、指標値算出装置30は、被検者の閉眼時における指標値の算出処理を行う(ステップS4)。指標値算出装置30が閉眼時における指標値を算出すると、提示部38は、開眼時および閉眼時の指標値を提示する(ステップS5)。
評価者は、指標値算出装置30が提示した指標値を参照することで、被検者のsensory reweightingの過渡状態を適切に評価することができる。
図6は、一実施形態に係る指標値の算出処理の動作を示すフローチャートである。
指標値算出装置30がステップS2またはステップS4にて指標値の算出処理を開始すると、開始指示部31は、VLTC生成システム10に刺激の付与の開始を指示する(ステップS101)。VLTC生成システム10が刺激の付与を開始すると、指標値算出装置30は、所定の計測時間の間、以下に示すステップS102およびステップS103の処理を繰り返し実行する。すなわち、計測時間の間、重心位置取得部32は、フォースプレート20から被検者のCOPを取得し(ステップS102)、重心位置記録部33は、重心位置取得部32が取得したCOPを重心位置記憶部34に記録する(ステップS103)。
上述した処理により、指標値算出装置30は、被検者のsensory reweightingの過渡状態を評価に用いる指標値を算出することができる。
図7は、一実施形態に係るVLTC生成システムの動作を示すフローチャートである。
まず、計算装置300が指標値算出装置30から刺激の付与の開始指示を受け付けると、タイミング決定部308は、乱数を用いて、2つの連続する切り替えタイミング間の時間がサンプリング時間より長くなるように所定数の切り替えタイミングを決定する(ステップS201)。計測時間が60秒であり、サンプリング時間が5秒であり、切り替えタイミングの数が3つである場合、タイミング決定部308は、例えば、14秒目、22秒目および38秒目を切り替えタイミングに決定する。
上述した処理により、VLTC生成システム10は、切り替えタイミングごとにVLTCの提示の有無を切り替えることができる。
また、本実施形態によれば、指標値算出装置30は、VLTCに係る刺激の発生条件の切り替えタイミングに基づいて指標値を算出する。これにより、指標値算出装置30は、VLTCの刺激の大きさを決定する式(1)の各定数の値を切り替えることで、容易に体性感覚への刺激の発生条件を切り替えることができる。
また、本実施形態によれば、指標値算出装置30は、開眼時と閉眼時の指標値を併せて提示する。これにより、評価者は、被検者の立位について総合的に評価することができる。
例えば、本実施形態に係る指標値算出システム1は、刺激の発生条件の切り替えとして、VLTCの提示の有無を切り替えるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る指標値算出システム1は、式(1)の定数を他の値に変更すること、仮想球の半径を変更すること、法線ベクトルの向きを逆転させることなどによって、発生条件を切り替えても良い。
また、他の実施形態に係る指標値算出システム1は、VLTCおよびLTC以外の方法で他の受容器への刺激の発生条件を切り替えても良い。例えば、他の実施形態に係る指標値算出システム1は、VLTC生成システム10に代えて、被検者の両側乳様突起や隆椎への電気刺激を与える装置を用いても良い。また、他の実施形態に係る指標値算出システム1は、VLTC生成システム10に代えて、被検者のアキレス腱への振動刺激を与える装置を用いても良い。
コンピュータ90は、CPU91、主記憶装置92、補助記憶装置93、インタフェース94を備える。
上述の指標値算出装置30および計算装置300は、それぞれコンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置93に記憶されている。CPU91は、プログラムを補助記憶装置93から読み出して主記憶装置92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU91は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置92に確保する。
10 VLTC生成システム
20 フォースプレート
30 指標値算出装置
35 タイミング取得部
36 変動量取得部
37 指標値算出部
Claims (7)
- 被検者の姿勢の変動に関する量である変動量を取得する変動量取得部と、
前記被検者の視覚、前庭感覚および体性感覚の少なくとも1つに関する刺激を受容する感覚器に与える前記刺激の大きさの切り替えタイミングを取得するタイミング取得部と、
前記刺激の大きさの切り替えタイミングの前後における前記変動量の変化に基づいて前記被検者の平衡感覚に関する指標値を算出する指標値算出部と
を備える指標値算出装置。 - 前記刺激が、前記感覚器の変位に関する量に応じて前記感覚器に触覚刺激を与える刺激装置によって与えられる触覚刺激である
請求項1に記載の指標値算出装置。 - 前記刺激が、前記感覚器が所定の物体に触れることで生じる触覚刺激である
請求項1に記載の指標値算出装置。 - 前記指標値算出部が、前記被検者の開眼時における前記刺激の大きさの切り替えタイミングの前後の前記変動量の変化と、前記被検者の閉眼時における前記刺激の大きさの切り替えタイミングの前後の前記変動量の変化とに基づいて前記指標値を算出する
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の指標値算出装置。 - 前記感覚器の変位に関する量に応じて前記感覚器に触覚刺激を与える刺激装置と、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の指標値算出装置とを備え、
前記タイミング取得部が、前記刺激装置が与える触覚刺激の大きさの切り替えタイミングを取得する
指標値算出システム。 - 被検者の姿勢の変動に関する量である変動量を取得するステップと、
前記被検者の視覚、前庭感覚および体性感覚の少なくとも1つに関する刺激を受容する感覚器に与える前記刺激の大きさを切り替えるステップと、
前記刺激の大きさの切り替わり前後における前記変動量の変化に基づいて前記被検者の平衡感覚に関する指標値を算出するステップと
を有する指標値算出方法。 - コンピュータを、
被検者の姿勢の変動に関する量である変動量を取得する変動量取得部、
前記被検者の視覚、前庭感覚および体性感覚の少なくとも1つに関する刺激を受容する感覚器に与える前記刺激の大きさの切り替えタイミングを取得するタイミング取得部、
前記刺激の大きさの切り替えタイミングの前後における前記変動量の変化に基づいて前記被検者の平衡感覚に関する指標値を算出する指標値算出部
として機能させるためのプログラム。
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