JPH09178516A - Posture stability evaluation system - Google Patents

Posture stability evaluation system

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JPH09178516A
JPH09178516A JP7342413A JP34241395A JPH09178516A JP H09178516 A JPH09178516 A JP H09178516A JP 7342413 A JP7342413 A JP 7342413A JP 34241395 A JP34241395 A JP 34241395A JP H09178516 A JPH09178516 A JP H09178516A
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posture
subject
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stability evaluation
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Hisao Nagata
久雄 永田
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RODOSHO SANGYO ANZEN KENKYUSHO
ROUDOUSHIYOU SANGYO ANZEN KENKYUSHO
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RODOSHO SANGYO ANZEN KENKYUSHO
ROUDOUSHIYOU SANGYO ANZEN KENKYUSHO
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small system for evaluating the stability of specific posture quantitatively by a convenient method. SOLUTION: A traveling base section mounting a subject is moved under specified conditions to load the subject with an acceleration and a limit acceleration for sustaining balance of the subject is determined. Stability of posture is then evaluated quantitatively from the duration characteristics of limit acceleration. Limit acceleration for long duration is determined from the limit acceleration characteristics for short duration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の姿勢安定性
を評価する姿勢安定性評価装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture stability evaluation device for evaluating posture stability of a body.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、人間の直立起立姿勢の安定性を
検査するために、重心動揺計(JIS T 1190)が広く眼科、
神経内科、耳鼻咽喉科、およびリハビリ工学、スポーツ
工学等の分野で用いられている。この重心動揺計による
検査方法は、床面に設置した重心動揺計に被検者(患
者)を載せて、床面内におけるX軸、Y軸方向の変位量
をコンピュータに取り込み、重心動揺面積、重心移動距
離、変位量の周波数スペクトル分布を演算し、その結果
から直立起立姿勢の保持機能を評価するものである。
2. Description of the Related Art Generally, in order to examine the stability of a human standing upright posture, a center of gravity sway meter (JIS T 1190) is widely used in ophthalmology,
It is used in the fields of neurology, otolaryngology, rehabilitation engineering, sports engineering and the like. This inspection method using a body sway meter puts the subject (patient) on the body sway meter installed on the floor surface, imports the displacement amounts in the X-axis and Y-axis directions in the floor surface into a computer, The frequency spectrum distribution of the distance of movement of the center of gravity and the amount of displacement is calculated, and the function of maintaining the upright posture is evaluated from the results.

【0003】しかしながら、重心動揺計から得られる身
体動揺特性値(重心動揺距離、重心動揺面積、周波数別
スペクトル値等)は、例えば、健康者と障害者、若年者
と高齢者等の定性的、相対的な比較で用いられているた
め、その計測値が直立起立姿勢の保持機能と具体的にど
のような関連があるのか、また計測値が実際の生活場面
でどの程度影響するのか、転倒等の危険があるのか等十
分に説明しきれていない。
[0003] However, the body sway characteristic values (the center of gravity sway distance, the area of sway of the center of gravity, the spectrum value by frequency, etc.) obtained from the body sway meter are, for example, qualitatively Because it is used for relative comparison, how the measured value is specifically related to the function of maintaining the upright posture, how much the measured value affects actual life situations, falls, etc. It is not enough to explain if there is danger.

【0004】また、その他の補足的な姿勢の安定性の評
価方法として、筋電量、エネルギー代謝量、足底圧分布
図等を用いることにより、直立起立姿勢の安定性を定量
的に評価しようという試みが行われているが、重心動揺
計の有する前述の基本的な問題を解決していない。そこ
で、サーボモータをコンピュータで制御することによ
り、被験者にステップ状の加速刺激を負荷することがで
きるリニア・アクセラレータを用いて、不意の刺激を想
定して生成したステップ状の加速パターンの加速刺激を
被験者に負荷して、被験者がバランスを保持できる限界
の加速度によって姿勢の安定性を評価する姿勢安定性評
価装置が知られている。
[0004] As another supplementary posture stability evaluation method, it is intended to quantitatively evaluate the stability of the upright posture by using an electromyogram, an energy metabolism, a sole pressure distribution map and the like. Attempts have been made, but have not solved the aforementioned basic problems of the sway meter. Therefore, the acceleration stimulus of the step-like acceleration pattern generated assuming an unexpected stimulus using a linear accelerator that can apply a step-like acceleration stimulus to the subject by controlling the servomotor with a computer is used. 2. Description of the Related Art There is known a posture stability evaluation device that loads a subject and evaluates the stability of the posture based on a limit acceleration at which the subject can maintain balance.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリニア・アクセラレータを用いた従来の姿勢安定性
評価装置にあっては、加速度の持続時間が長い場合に対
しても測定可能とするために、図9に示すように、リニ
ア・アクセラレータの全長は約11mとなっている。そ
のため、この姿勢安定性評価装置の設置には広いスペー
スを要し、且つ、装置の製作にコストがかかるため、実
用的ではなかった。
However, in the conventional posture stability evaluation apparatus using such a linear accelerator, in order to enable measurement even when the acceleration duration is long, As shown in FIG. 9, the total length of the linear accelerator is about 11 m. Therefore, the installation of the posture stability evaluation device requires a large space, and the manufacturing cost of the device is high, which is not practical.

【0006】そこで本発明は、このような問題点に鑑
み、装置の小型化を図りつつ、姿勢の安定性を簡便に且
つ定量的に評価できる姿勢安定性評価装置を提供するこ
とを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a posture stability evaluation apparatus capable of simply and quantitatively evaluating the posture stability while reducing the size of the apparatus. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、特定の姿勢における安定
性を評価する姿勢安定性評価装置であって、被験者に加
速度刺激を負荷することにより、被験者のバランスを保
持できる限界の加速度と持続時間との関係から姿勢の安
定性を評価するようにした。
According to one aspect of the present invention, there is provided a posture stability evaluation apparatus for evaluating stability in a specific posture, wherein an acceleration stimulus is applied to a subject. In this way, the stability of the posture was evaluated from the relationship between the acceleration and the duration that could maintain the balance of the subject.

【0008】請求項2に記載の発明は、前記姿勢安定性
評価装置は、被験者を載せて等加速度で走行する走行台
部と、該走行台部に負荷する加速度を制御する制御手段
と、前記限界の加速度と該加速度の持続時間との関係か
ら姿勢の安定性を評価する評価手段と、を備えるように
した。請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、持続
時間を一定として加速度レベルを変えるように制御し、
前記評価手段は、被験者のバランスを保持できる限界の
加速度を求め、該限界の加速度と保持時間との関係から
姿勢の安定性を評価するようにした。
According to a second aspect of the present invention, in the posture stability evaluation device, the running stability is such that a running platform on which a subject is mounted and travels at an equal acceleration, control means for controlling acceleration applied to the running platform, Evaluation means for evaluating the stability of the posture from the relationship between the limit acceleration and the duration of the acceleration. According to a third aspect of the present invention, the control means controls the acceleration level to be changed while keeping the duration constant.
The evaluation means obtains a limit acceleration capable of maintaining the balance of the subject, and evaluates the stability of the posture from the relationship between the limit acceleration and the holding time.

【0009】請求項4に記載の発明は、前記制御手段
は、任意の波形の加速刺激を生成することができるよう
した。請求項5に記載の発明は、前記制御手段は、モー
タにより回転可能なボールネジと、該ボールネジと係合
し前記走行台部側に固定されたボールネジナットとを備
えるようにした。
According to a fourth aspect of the present invention, the control means can generate an acceleration stimulus having an arbitrary waveform. In the invention described in claim 5, the control means includes a ball screw rotatable by a motor, and a ball screw nut engaged with the ball screw and fixed to the traveling platform.

【0010】かかる構成により、該ボールネジの回転に
伴いボールネジナットが移動するようになり、該ボール
ネジナットを固定した走行台部が移動することになる。
請求項6に記載の発明は、前記制御手段は、モータによ
り回転駆動されるプーリと、該プーリに懸架され、端部
が前記走行台部側に固定されたタイミングベルトとを備
えるようにした。
[0010] With this configuration, the ball screw nut moves with the rotation of the ball screw, and the traveling platform to which the ball screw nut is fixed moves.
According to a sixth aspect of the present invention, the control means includes a pulley that is driven to rotate by a motor, and a timing belt that is suspended from the pulley and whose end is fixed to the traveling platform.

【0011】かかる構成により、プーリの回転に伴いタ
イミングベルトが移動するようになり、該タイミングベ
ルトを固定した走行台部が移動することになる。請求項
7に記載の発明は、前記特定の姿勢は、直立起立姿勢と
した。請求項8に記載の発明は、前記走行台部は、被験
者が載せられる走行平面内で被験者の向きを変更できる
ように回転位置を変更可能な床部を有するようにした。
[0011] With this configuration, the timing belt moves with the rotation of the pulley, and the traveling platform to which the timing belt is fixed moves. In the invention described in claim 7, the specific posture is an upright standing posture. In the invention described in claim 8, the traveling platform has a floor portion whose rotation position can be changed so that the direction of the subject can be changed in a traveling plane on which the subject is placed.

【0012】[0012]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、特定の
姿勢における安定性を、加速度と加速度の持続時間との
関係から定量的に評価することができるため、定量的に
姿勢の安定性を評価することができる。請求項2に記載
の発明によれば、走行台部上に載せられた特定の姿勢の
被験者を、走行台部を移動させることにより被験者に加
速度を負荷し、被験者に負荷された加速度と加速度の持
続時間との関係を求めることができるため、特定の姿勢
の安定性をより簡便に評価することができる。
According to the first aspect of the present invention, the stability in a specific posture can be quantitatively evaluated from the relationship between the acceleration and the duration of the acceleration. Sex can be evaluated. According to the invention as set forth in claim 2, a subject in a specific posture placed on the traveling platform is loaded with acceleration by moving the traveling platform, and the acceleration applied to the subject and the acceleration Since the relationship with the duration can be obtained, the stability of a specific posture can be more easily evaluated.

【0013】請求項3に記載の発明によれば、被験者の
バランスを保持できる限界の加速度に基づいて姿勢の安
定性を評価することにより、精度よく評価できると共
に、長い持続時間に対する限界の加速度は、短い持続時
間に対する限界の加速度の特性から推定することができ
るため、長い持続時間に対する計測を省くことができ、
以て、走行台部の移動距離を短縮し、姿勢安定性評価装
置の小型化を図ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the posture stability is evaluated based on the limit acceleration capable of maintaining the balance of the subject, so that the evaluation can be performed with high accuracy, and the limit acceleration for a long duration is obtained. , Can be inferred from the characteristics of marginal acceleration for short durations, eliminating the need for measurements for long durations,
Thus, the moving distance of the traveling platform can be reduced, and the size of the posture stability evaluation device can be reduced.

【0014】請求項4に記載の発明によれば、例えばス
テップ波,正弦波,三角波等のような任意の波形を生成
することにより、各波形による加速刺激に対する姿勢の
安定性を容易に評価することができる。請求項5に記載
の発明によれば、走行台部を安定してより正確に移動さ
せることができると共に、走行台部の移動に対する制御
の応答性を向上させることができる。
According to the fourth aspect of the invention, by generating an arbitrary waveform such as a step wave, a sine wave, a triangular wave or the like, the stability of the posture with respect to the acceleration stimulus by each waveform can be easily evaluated. be able to. According to the fifth aspect of the present invention, the traveling platform can be moved more stably and more accurately, and the responsiveness of control to the movement of the traveling platform can be improved.

【0015】請求項6に記載の発明によれば、走行台部
を安価な構成で安定して移動させることができると共
に、移動時の騒音がより低減され、且つメンテナンスを
容易にすることができる。請求項7に記載の発明によれ
ば、被験者の直立起立姿勢における安定性を評価するこ
とができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the traveling platform can be stably moved with an inexpensive configuration, the noise during movement can be further reduced, and maintenance can be facilitated. . According to the invention described in claim 7, it is possible to evaluate the stability of the subject in the upright standing posture.

【0016】請求項8に記載の発明によれば、被験者を
走行平面内における任意の方向に向けて実験することに
より、被験者の任意の方向に対して加速度を負荷するこ
とができ、加速度の負荷方向に対する姿勢の安定性を評
価することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, by performing the experiment in which the subject is oriented in any direction within the traveling plane, the acceleration can be applied in any direction of the subject. The stability of the posture with respect to the direction can be evaluated.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図1
〜図8に基づいて説明する。まず、第1の実施の形態に
おける直立起立姿勢の姿勢安定性評価装置の基本的なブ
ロック構成を図1に示した。試験機本体11は、被験者を
載せて移動させることにより被験者に加速刺激を与える
走行台部12と、走行台部12を移動させるための駆動力を
発生し、走行台部に伝達する駆動部13とから構成され、
さらに、走行台部12の移動時に負荷される加速度を検出
する加速度検出部14と、駆動部13をインターフェース15
を介して制御する制御部16とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. First, FIG. 1 shows a basic block configuration of the posture stability evaluation device for the upright posture in the first embodiment. The test machine main body 11 is provided with a traveling platform 12 that applies an acceleration stimulus to the subject by placing and moving the subject, and a driving unit 13 that generates a driving force for moving the traveling platform 12 and transmits the driving force to the traveling platform. Is composed of
Further, an acceleration detection unit 14 for detecting acceleration applied when the traveling platform 12 moves, and a driving unit 13 through an interface 15
And a control unit 16 for controlling the control via.

【0018】次に、各構成要素の具体的な構成を説明す
る。まず、図2に姿勢安定性評価装置の正面図、図3に
試験機本体の側面図、そして図4に試験機本体の平面図
を示した。この試験機本体は、床面に設置された試験機
本体のベース21上面に、レール22をベース21の長手方向
に2本平行に敷設し、該レール22上に走行台部23が車輪
24を介して載せられている。
Next, a specific configuration of each component will be described. First, FIG. 2 shows a front view of the posture stability evaluation apparatus, FIG. 3 shows a side view of the test machine main body, and FIG. 4 shows a plan view of the test machine main body. In this tester main body, two rails 22 are laid in parallel with the longitudinal direction of the base 21 on the upper surface of the base 21 of the tester main body installed on the floor surface.
Posted via 24.

【0019】一方、走行台部を移動させる動力源として
駆動モータ25をベース21上の一端部側に配設し、駆動モ
ータ25の軸にボールネジ26を軸継手27を介して接続して
いる。このボールネジ26を、走行台部23側に固定された
軸受部28内のボールネジナットと係合させ、駆動モータ
25を回転制御することにより、走行台部23の往復動を制
御可能にしている。
On the other hand, a drive motor 25 is provided at one end of the base 21 as a power source for moving the traveling platform, and a ball screw 26 is connected to a shaft of the drive motor 25 via a shaft joint 27. This ball screw 26 is engaged with a ball screw nut in a bearing portion 28 fixed to the traveling base portion 23 side, and a driving motor
By controlling the rotation of 25, the reciprocating motion of the traveling platform 23 can be controlled.

【0020】また、このレール22の両端部には、走行台
部23の移動停止用のリミットスイッチ29a,29b がそれぞ
れ設けられ、走行台部の脱線を未然に防止している。次
に、走行台部23の具体的な構成を説明する。この走行台
部23には手摺30が被験者31を取り囲んで設置されてお
り、この手摺30の全周に渡り、走行台部23の移動に伴う
刺激により被験者31が倒れかかったときに、体を受け止
める衝撃吸収パッド32が取り付けられている。
At both ends of the rail 22, limit switches 29a and 29b for stopping the movement of the traveling platform 23 are provided to prevent the traveling platform from being derailed. Next, a specific configuration of the traveling platform 23 will be described. A handrail 30 is installed on the traveling platform 23 so as to surround the subject 31, and when the subject 31 is about to collapse due to the stimulus associated with the movement of the traveling platform 23, the body 30 is placed over the entire circumference of the handrail 30. A shock absorbing pad 32 for receiving is attached.

【0021】また、この走行台部23は、被験者31に対し
て加速刺激を任意の方向から負荷可能にするため、図4
に示すように走行台部23の中心部に被験者31を載せる回
転可動式の円状床33が設けられている。この円状床33
は、ウォームギア34に連結されたハンドル35を回転する
ことにより、被験者31を円状床33の回転面内で任意の方
向に向けることができる。また、走行台部23の移動中は
円状床33が動かないように固定される構成となってい
る。
The traveling platform 23 allows the subject 31 to be loaded with an acceleration stimulus from an arbitrary direction.
As shown in the figure, a rotatable circular floor 33 on which the subject 31 is placed is provided at the center of the traveling platform 23. This circular floor 33
By turning the handle 35 connected to the worm gear 34, the subject 31 can be directed in an arbitrary direction within the rotation plane of the circular floor 33. Further, the circular floor 33 is fixed so as not to move while the traveling platform 23 is moving.

【0022】一方、この走行台部23の側面には開閉可能
な入り口部36が設けられており、被験者31の走行台部23
内への出入りを容易にしており、また、走行台部23には
図示しない加速度センサが配設されており、走行台部を
移動させた際、被験者31に負荷される加速度を測定して
いる。駆動モータ25は、走行台部23の移動距離(1.2m)
の範囲内で、少なくとも速度2m/sまで急加速することが
できる性能を有し、制御用インターフェースを介して接
続されたプログラマブルなコンピュータを含む制御部37
によって駆動制御されている。
On the other hand, an opening 36 that can be opened and closed is provided on a side surface of the traveling platform 23, and the traveling platform 23 of the subject 31 is provided.
It facilitates ingress and egress, and an acceleration sensor (not shown) is provided on the traveling platform 23 to measure the acceleration applied to the subject 31 when the traveling platform is moved. . The drive motor 25 moves the traveling platform 23 (1.2 m).
Within the range of, the control unit 37 having a performance capable of rapidly accelerating to at least 2 m / s and including a programmable computer connected via a control interface 37
The drive is controlled by

【0023】次に、制御部37の基本的な構成を説明す
る。図5に駆動モータの制御のためのブロック構成図を
示した。まずCPU51により、任意の波形の加速刺激信
号を生成し、該加速刺激信号をインターフェース52のD
/Aコンバータを介してモータドライバ53によりモータ
駆動用の信号に変換する。そして、このモータ駆動用の
信号を駆動モータ54に入力することにより、駆動モータ
54を回転させ、所定の条件で走行台部を移動させる。
Next, the basic structure of the controller 37 will be described. FIG. 5 shows a block diagram for controlling the drive motor. First, an acceleration stimulus signal having an arbitrary waveform is generated by the CPU 51, and the acceleration stimulus signal is
The signal is converted into a signal for driving the motor by the motor driver 53 via the / A converter. Then, by inputting the motor drive signal to the drive motor 54, the drive motor
Rotate 54 to move the carriage under predetermined conditions.

【0024】尚、加速刺激信号は、例えばステップ波,
正弦波,三角波等のように規則性のある波形とすること
により、姿勢安定性の評価をより簡便にすることができ
る。一方、タコジェネレータ55は駆動モータ54の回転速
度を検出し、モータドライバ53にフィードバックするこ
とで、駆動モータ54の回転制御がより正確に行なえるよ
うにしており、エンコーダ56は走行台部の位置、速度、
加速度を駆動モータから検出し、インターフェース52の
A/Dコンバータを介してCPU51にフィードバックす
ることにより、CPU51で制御条件等を演算処理できる
ようにしている。
The acceleration stimulus signal is, for example, a step wave,
By using a regular waveform such as a sine wave or a triangular wave, it is possible to more easily evaluate the posture stability. On the other hand, the tachogenerator 55 detects the rotation speed of the drive motor 54 and feeds it back to the motor driver 53 so that the rotation control of the drive motor 54 can be performed more accurately. ,speed,
By detecting the acceleration from the drive motor and feeding it back to the CPU 51 via the A / D converter of the interface 52, the CPU 51 can perform arithmetic processing on control conditions and the like.

【0025】この制御部37の具体的な構成としては、例
えばパーソナルコンピュータ等のプログラマブルなコン
ピュータと、該コンピュータに接続されたモニタ,入力
装置,印刷機等が挙げられる。このようなコンピュータ
を用いることにより、前述の加速刺激信号をソフトウェ
アにより生成し、該加速刺激信号をインターフェースを
介して出力できると共に、制御状況等をコンピュータに
接続されたモニタ上で確認したり、制御条件等を入力し
て設定することや、負荷された刺激の情報等を必要に応
じて印刷機により出力することができる。
A specific configuration of the control unit 37 includes, for example, a programmable computer such as a personal computer, and a monitor, an input device, a printing machine, and the like connected to the computer. By using such a computer, the aforementioned acceleration stimulus signal can be generated by software, and the acceleration stimulus signal can be output through an interface. In addition, the control status and the like can be confirmed on a monitor connected to the computer, It is possible to input and set conditions and the like, and output information on a loaded stimulus and the like by a printing machine as needed.

【0026】尚、このコンピュータは、位置制御および
速度制御等が10msec以下のステップ間隔で行えることが
望ましく、また、加速刺激信号をハードウェアで生成す
る構成としてもよい。以上説明した姿勢安定性評価装置
を用いて、被験者の直立起立姿勢における安定性を評価
する手法を説明する。
It is desirable that the computer can perform position control, speed control, and the like at step intervals of 10 msec or less, and may be configured to generate an acceleration stimulus signal by hardware. A method for evaluating the stability of the subject in the upright standing posture using the posture stability evaluation device described above will be described.

【0027】この姿勢安定性の評価方法の概略として
は、走行台部に載せられた被験者に直立起立姿勢をとら
せ、その直立起立姿勢のバランスを失うまで一定時間の
瞬発的な水平加速刺激を負荷することにより、直立起立
姿勢の保持限界である加速刺激(限界加速度)と、その
ときの加速刺激が負荷された時間(持続時間)との関係
を求め、この関係から姿勢の安定性を評価するものであ
る。
As an outline of the method for evaluating the posture stability, a subject placed on a traveling platform is allowed to take an upright standing posture, and a momentary horizontal acceleration stimulus is applied for a certain period of time until the balance of the upright standing posture is lost. By applying the load, the relationship between the acceleration stimulus (limit acceleration), which is the limit of maintaining the upright posture, and the time during which the acceleration stimulus was loaded (duration) is evaluated, and the stability of the posture is evaluated from this relationship. Is what you do.

【0028】まず、この姿勢安定性評価方法に対する基
本理論について以下に説明する。図6は持続時間tの逆
数に対する限界加速度αの変化を示している。図6に示
すように限界加速度αは、持続時間tの逆数に比例して
変化する。そのため、限界加速度αは(1)式で表現す
ることができる。また、(2)式は(1)式を変形した
結果で、αc はα−bを表している。 α=a・(1/t)+b ・・・(1) αc ・t=a ・・・(2) ここで、aは被験者(健康者と障害者、若年者と高齢
者、男性と女性等)によって決定される定数で、図6の
直線の傾きに相当する。また、bは直立起立条件(履き
物等)によって決定される定数であり、図6の限界加速
度値α軸の切片を表している。
First, the basic theory for the posture stability evaluation method will be described below. FIG. 6 shows the change in the limit acceleration α with respect to the reciprocal of the duration t. As shown in FIG. 6, the limit acceleration α changes in proportion to the reciprocal of the duration t. Therefore, the limit acceleration α can be expressed by equation (1). Equation (2) is a result of modifying equation (1), and α c represents α-b. α = a · (1 / t ) + b ··· (1) α c · t = a ··· (2) here, a subjects (healthy people and people with disabilities, young and elderly, men and women Etc.) and corresponds to the slope of the straight line in FIG. In addition, b is a constant determined by upright standing conditions (footwear or the like), and represents an intercept of the limit acceleration value α axis in FIG.

【0029】そして、(3),(4)式の条件を同時に
満たすときが、直立起立姿勢の保持限界である。 α≧b ・・・(3) αc ・t≧a ・・・(4) ここにおいて、αc ・tは速度を表している。また、α
<bの条件下では持続時間が長い場合においても直立起
立姿勢を保持できる。
When the conditions of the expressions (3) and (4) are simultaneously satisfied, the holding limit of the upright posture is reached. α ≧ b (3) α c · t ≧ a (4) Here, α c · t represents a speed. Also, α
Under the condition of <b, the upright posture can be maintained even when the duration is long.

【0030】つまり、直立起立姿勢に影響を及ぼす要因
は、図7に示すステップ波の加速刺激である限界加速度
αのうち、定数b以上の加速度αc であり、この加速度
αcにより引き起こされる速度増分αc ・tが定数a以
上になったときに、直立起立姿勢のバランスが崩れるこ
とになる。次に、この基本理論を用いた具体的な姿勢の
安定性の評価方法を説明する。ここでは、等加速度刺激
となるようにステップ波の加速刺激を被験者に負荷して
いる。
That is, the factor affecting the upright standing posture is the acceleration α c of a constant b or more among the limit acceleration α that is the acceleration stimulus of the step wave shown in FIG. 7, and the speed caused by the acceleration α c When the increment α c · t becomes equal to or larger than the constant a, the balance of the upright posture is lost. Next, a specific method of evaluating the stability of the posture using this basic theory will be described. Here, an acceleration stimulus of a step wave is applied to the subject so as to be a uniform acceleration stimulus.

【0031】前述の制御部により、まず持続時間を一定
とした所定の加速度レベルの加速刺激信号を発生させ、
該加速刺激信号に基づいて駆動モータを回転し、走行台
部上の被験者に所定の加速度を負荷する。この加速度の
負荷作業を被験者がバランスを崩すまで、徐々に加速度
レベルを上げて繰り返し行う。そして、被験者がバラン
スを崩す限界の加速度を加速度センサにより検出し、こ
の加速度を限界加速度とする。
The control unit generates an acceleration stimulus signal of a predetermined acceleration level with a constant duration,
The drive motor is rotated based on the acceleration stimulus signal, and a predetermined acceleration is applied to the subject on the traveling platform. This acceleration load operation is repeatedly performed while gradually increasing the acceleration level until the subject loses balance. Then, a limit acceleration at which the subject loses balance is detected by the acceleration sensor, and this acceleration is set as a limit acceleration.

【0032】以上の手順で、限界加速度を各保持時間に
対して測定し、限界加速度と、持続時間の逆数との変化
特性、即ち定数a,bを、例えば最小二乗法等で直線近
似することにより求める。このように求めた限界加速度
と持続時間の逆数との変化特性(定数a,b)に基づい
て、直立起立姿勢の安定性を評価することができる。
In the above procedure, the limit acceleration is measured for each holding time, and the change characteristics between the limit acceleration and the reciprocal of the duration, that is, the constants a and b are linearly approximated by, for example, the least square method. Ask by The stability of the upright posture can be evaluated based on the change characteristics (constants a and b) between the limit acceleration and the reciprocal of the duration thus obtained.

【0033】ここにおいて、限界加速度の持続時間の逆
数に対する変化特性は、ほとんど線形であるため、限界
加速度は短い持続時間に対して測定すれば十分であり、
長い持続時間に対する限界加速度は、必要に応じて前記
変化特性(定数a,b)を利用して推定すればよい。こ
れにより、長い持続時間に対する限界加速度を測定する
ことなく直立起立姿勢の安定性を評価できるため、長い
走行距離を必要とすることが無くなり、走行台部の走行
距離を短縮することができ、以て、姿勢安定性評価装置
をよりコンパクトにすることができる。そのため、姿勢
安定性評価装置の設置場所に特に広いスペースを要する
ことが無くなり、本実施の形態においては、走行台部の
走行距離を約 1.2mまで短縮している。
Since the change characteristic of the limit acceleration with respect to the reciprocal of the duration is almost linear, it is sufficient to measure the limit acceleration for a short duration.
The limit acceleration for a long duration may be estimated using the change characteristics (constants a and b) as needed. As a result, the stability of the upright posture can be evaluated without measuring the limit acceleration for a long duration, so that a long traveling distance is not required, and the traveling distance of the traveling platform can be shortened. Therefore, the posture stability evaluation device can be made more compact. This eliminates the need for a particularly large space at the installation location of the posture stability evaluation device, and in this embodiment, reduces the traveling distance of the traveling platform to about 1.2 m.

【0034】また、等加速度の加速刺激による限界加速
度の特性に基づいて、正弦波等の加速刺激を負荷した場
合の限界加速度をある程度推定することが可能なため、
正弦波等の加速刺激に対しても姿勢の安定性をある程度
評価することができる。以上説明したように、本実施の
形態においては、汎用されている身体動揺特性値(重心
動揺面積、重心動揺距離)を用いる姿勢安定性評価装置
とは異なり、バランスを失って倒れる限界加速度を評価
指標としているため、足位、ヒール高、手摺の効果、年
齢差、性別差等が直立起立姿勢の安定性にどのように影
響を及ぼしているかを定量的に評価することができ、幅
広く応用することができる。
Further, since the limit acceleration when the acceleration stimulus such as a sine wave is loaded can be estimated to some extent on the basis of the characteristic of the limit acceleration by the acceleration stimulus of the uniform acceleration,
It is possible to evaluate the posture stability to some extent even with an acceleration stimulus such as a sine wave. As described above, in the present embodiment, unlike the posture stability evaluation device using the body sway characteristic values (the body sway area and the body sway distance) which are widely used, the limit acceleration at which the user loses balance and falls down is evaluated. Because it is used as an index, it is possible to quantitatively evaluate how foot position, heel height, handrail effect, age difference, gender difference, etc., affect the stability of upright standing posture, and can be widely applied. be able to.

【0035】例えば、電車等の運転速度を設定する際、
前述の加速度αc の値等から限界の加速度を求めたり、
b値から限界の速度を求めることにより、これらの値を
設計資料として利用することができる。また、障害者の
リハビリ訓練においても、実際の生活をシミュレートし
て、例えばバス、電車内における加減速時に障害者が対
応できるかどうかを検討することもできる。
For example, when setting the operating speed of a train or the like,
Or determined acceleration limit from the value or the like of the aforementioned acceleration alpha c,
By obtaining the limit speed from the b value, these values can be used as design data. Also, in the rehabilitation training of a disabled person, it is possible to simulate the actual life and to examine whether the disabled person can cope with acceleration or deceleration in a bus or a train, for example.

【0036】そして、姿勢安定性評価装置をコンパクト
な構成にすることができるため、装置の製造コストおよ
び設置面積が大幅に削減され、実用性を高めることがで
きる。次に、走行台部をタイミングベルトを使用して移
動させる第2の実施の形態について説明する。図8は、
本実施の形態における走行台部の移動機構を概略的に表
した構成図である。
Since the posture stability evaluation device can be made compact, the manufacturing cost and installation area of the device can be significantly reduced, and the practicality can be improved. Next, a description will be given of a second embodiment in which the traveling platform is moved using a timing belt. FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram schematically illustrating a moving mechanism of a traveling platform in the present embodiment.

【0037】即ち、ベース81の上面に車輪82a,82b を介
して載せられた走行台部83に、タイミングベルト84の端
部84a,84b をそれぞれ固定し、ベース81の両端部側に配
設されたプーリ85a,85b に該タイミングベルト84を懸架
する一方、駆動モータ86を一方のプーリ85a 側に配設
し、該モータ86の軸をギア87を介してプーリ85a の軸と
連結することにより、タイミングベルトを駆動し、走行
台部83を移動可能にしている。
That is, the ends 84a and 84b of the timing belt 84 are fixed to the traveling platform 83 mounted on the upper surface of the base 81 via the wheels 82a and 82b, respectively, and are disposed at both ends of the base 81. While the timing belt 84 is suspended on the pulleys 85a and 85b, the drive motor 86 is disposed on one pulley 85a side, and the shaft of the motor 86 is connected to the shaft of the pulley 85a via a gear 87. By driving the timing belt, the traveling platform 83 can be moved.

【0038】このようなタイミングベルトを用いて走行
台部を移動させる構成とすることにより、メンテナンス
の手間や走行時の騒音を低減し、調整が容易となる効果
が得られると共に、構造が簡単で安価であるために製造
コストを低減することができる。以上説明した姿勢安定
性評価装置は、耳鼻咽喉科学、神経科学、保健体育学等
の他分野における姿勢研究に対しても適用することがで
きる。
By using such a timing belt to move the traveling platform, it is possible to reduce the trouble of maintenance and noise during traveling, to obtain an effect of easy adjustment, and to achieve a simple structure. Since it is inexpensive, manufacturing costs can be reduced. The posture stability evaluation device described above can also be applied to posture research in other fields such as otolaryngology, neuroscience, and health and physical education.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 姿勢安定性評価装置の基本的なブロック構成
図。
FIG. 1 is a basic block configuration diagram of a posture stability evaluation device.

【図2】 第1の実施の形態における姿勢安定性評価装
置の正面図。
FIG. 2 is a front view of the posture stability evaluation device according to the first embodiment.

【図3】 第1の実施の形態における試験機本体の側面
図。
FIG. 3 is a side view of the tester main body according to the first embodiment.

【図4】 第1の実施の形態における試験機本体の平面
図。
FIG. 4 is a plan view of a tester main body according to the first embodiment.

【図5】 制御部における制御ブロック図。FIG. 5 is a control block diagram of a control unit.

【図6】 持続時間の逆数値に対する限界加速度の変化
を示す図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in a limit acceleration with respect to a reciprocal value of a duration.

【図7】 負荷された加速度αと定数bおよびαc との
関係を説明する図。
Figure 7 illustrates a relationship between the load acceleration alpha and constants b and alpha c.

【図8】 第2の実施の形態における走行台部の移動機
構を示す概略的な構成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a moving mechanism of a traveling platform according to a second embodiment.

【図9】 従来のリニア・アクセラレータを用いた姿勢
安定性評価装置。
FIG. 9 shows a posture stability evaluation device using a conventional linear accelerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 試験機本体 12 走行台部 13 駆動部 14 加速度検出部 16 制御部 25 駆動モータ 26 ボールネジ 31 被験者 33 円状床 34 ウオームギア 84 タイミングベルト 11 Test machine body 12 Carriage platform 13 Drive unit 14 Acceleration detector 16 Control unit 25 Drive motor 26 Ball screw 31 Subject 33 Circular floor 34 Worm gear 84 Timing belt

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】特定の姿勢における安定性を評価する姿勢
安定性評価装置であって、 被験者に加速度刺激を負荷することにより、被験者のバ
ランスを保持できる限界の加速度と持続時間との関係か
ら姿勢の安定性を評価する姿勢安定性評価装置。
1. A posture stability evaluation device for evaluating stability in a specific posture, wherein the posture is evaluated based on a relationship between a limit acceleration capable of maintaining a balance of the subject and a duration by applying an acceleration stimulus to the subject. A posture stability evaluation device that evaluates the stability of a vehicle.
【請求項2】前記姿勢安定性評価装置は、 被験者を載せて等加速度で走行する走行台部と、 該走行台部に負荷する加速度を制御する制御手段と、 前記限界の加速度と該加速度の持続時間との関係から姿
勢の安定性を評価する評価手段と、を備えたことを特徴
とする姿勢安定性評価装置。
2. The posture stability evaluation device, comprising: a traveling platform on which a subject is mounted and traveling at an equal acceleration; control means for controlling an acceleration applied to the traveling platform; An evaluation means for evaluating posture stability from a relationship with a duration.
【請求項3】前記制御手段は、持続時間を一定として加
速度レベルを変えるように制御し、前記評価手段は、被
験者のバランスを保持できる限界の加速度を求め、該限
界の加速度と保持時間との関係から姿勢の安定性を評価
する請求項1または請求項2に記載の姿勢安定性評価装
置。
3. The control means controls the acceleration level to be changed while keeping the duration constant, and the evaluation means obtains a limit acceleration capable of maintaining the balance of the subject, and calculates the limit acceleration and the holding time. The posture stability evaluation device according to claim 1 or 2, wherein the posture stability is evaluated from the relationship.
【請求項4】前記制御手段は、任意の波形の加速刺激を
生成することができる請求項1〜請求項3のいずれか1
つに記載の姿勢安定性評価装置。
4. The control device according to claim 1, wherein said control means is capable of generating an acceleration stimulus having an arbitrary waveform.
The posture stability evaluation device according to any one of the first to third aspects.
【請求項5】前記制御手段は、モータにより回転可能な
ボールネジと、該ボールネジと係合し前記走行台部側に
固定されたボールネジナットとを備えた請求項1〜請求
項4のいずれか1つに記載の姿勢安定性評価装置。
5. The control device according to claim 1, wherein the control means includes a ball screw rotatable by a motor, and a ball screw nut engaged with the ball screw and fixed to the traveling platform. The posture stability evaluation device according to any one of the first to third aspects.
【請求項6】前記制御手段は、モータにより回転駆動さ
れるプーリと、該プーリに懸架され、端部が前記走行台
部側に固定されたタイミングベルトとを備えた請求項1
〜請求項4のいずれか1つに記載の姿勢安定性評価装
置。
6. The control means includes a pulley that is driven to rotate by a motor, and a timing belt suspended by the pulley and having an end fixed to the traveling platform.
The posture stability evaluation device according to claim 1.
【請求項7】前記特定の姿勢は、直立起立姿勢である請
求項1〜請求項6のいずれか1つにに記載の姿勢安定性
評価装置。
7. The posture stability evaluation device according to claim 1, wherein the specific posture is an upright posture.
【請求項8】前記走行台部は、被験者が載せられた走行
平面内で被験者の向きを変更できるように回転位置を変
更可能な床部を有している請求項1〜請求項7のいずれ
か1つに記載の姿勢安定性評価装置。
8. The vehicle according to claim 1, wherein the traveling platform has a floor portion whose rotation position can be changed so that the direction of the subject can be changed in a traveling plane on which the subject is placed. The posture stability evaluation device according to any one of the above.
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