JPH102817A - Joint moment measuring device - Google Patents

Joint moment measuring device

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JPH102817A
JPH102817A JP8152367A JP15236796A JPH102817A JP H102817 A JPH102817 A JP H102817A JP 8152367 A JP8152367 A JP 8152367A JP 15236796 A JP15236796 A JP 15236796A JP H102817 A JPH102817 A JP H102817A
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JP
Japan
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subject
joint moment
light amount
reflected light
force
Prior art date
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JP8152367A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kishimoto
秀雄 岸本
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Anima Corp
Original Assignee
Anima Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cost of a force plate for detecting component forces in triaxial directions in a joint moment measuring device and reduce system cost. SOLUTION: A computer 6 obtains respective luminous intensity I of reflected light from a marker by extracting an image of the marker bonded to a person to be tested from an image signal entered from a video camera 3 and also obtains respective two dimensional coordinates X, Z (distance data in cross direction and upper direction) from an X axial component force detect signal and a Z axial component detect signal provided from a force plate 4 through an amplifier 5. The computer 6 corrects the obtained luminous intensity I by luminous intensity set in a correcting table 6a previously stored and obtains coordinate Y of the third dimension (distance data in width direction) set in a correction table 6a corresponding to the corrected respective luminous intensity, and joint moment of measuring portion is analyzed from the previously obtained two dimensional coordinate (X, Y) at the obtained Y coordinate position and the analyzed result is provided to a CRT 7 to display or provided to a color printer 8 to print.

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、医療分野において
被験者の動作分析を行う一手段として関節モーメント
(筋力トルク)を計測する関節モーメント計測装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joint moment measuring device for measuring a joint moment (muscle force torque) as one means for analyzing the motion of a subject in the medical field.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、リハビリテーション医学や体育・
スポーツ医学等の医療分野では、被験者の運動時の動作
分析を行う一手段として関節モーメント(筋力トルク)
を計測する関節モーメント計測装置が利用されている。
この関節モーメント計測装置では、例えば、被験者の運
動時の膝から下の関節モーメントを三次元座標により検
出するため、その三次元座標が検出可能なセンサである
三分力ロードセルを複数備えたフォースプレートを利用
している。
2. Description of the Related Art Conventionally, rehabilitation medicine and physical education /
In the medical field such as sports medicine, joint moment (muscle torque) is used as a means for analyzing the motion of a subject during exercise.
Is used for measuring joint moment.
In this joint moment measuring device, for example, in order to detect a joint moment below a knee during exercise of a subject by three-dimensional coordinates, a force plate including a plurality of three-component load cells, which are sensors capable of detecting the three-dimensional coordinates, is used. I use.

【0003】この三分力ロードセルは、被験者の運動時
にフォースプレートに作用する反力の当該フォースプレ
ートの上面の面方向に沿った直交する二軸(以下、これ
らの二軸をX軸及びY軸とする)の各方向の分力を検出
するX軸方向分力センサとY軸方向分力センサ及びフォ
ースプレートの上面に対して垂直な軸(以下、Z軸とす
る)方向の分力を検出するZ軸方向分力センサとを備え
ている。
[0003] This three-component force load cell is composed of two orthogonal axes (hereinafter referred to as an X axis and a Y axis) of a reaction force acting on a force plate at the time of movement of a subject along the surface direction of the upper surface of the force plate. X-axis component force sensor, Y-axis component force sensor, and component force in an axis perpendicular to the upper surface of the force plate (hereinafter, referred to as Z-axis). And a Z-axis direction component force sensor.

【0004】そして、このような三分力ロードセルを備
えるフォースプレートは、各三分力ロードセルの各分力
センサからの検出結果から、各軸回りの関節モーメント
を計測して、運動時における体重配分、駆動力や制動
力、体重の移行性、捻転力、歩行時の歩幅や歩行速度等
を分析できるようになっている。
A force plate having such a three-component load cell measures a joint moment about each axis from a detection result from each component sensor of each three-component load cell to distribute weight during exercise. In addition, it is possible to analyze a driving force, a braking force, a weight transferability, a torsional force, a stride when walking, a walking speed, and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の関節モーメント計測装置にあっては、フォー
スプレートに備えられる各三分力ロードセルには、それ
ぞれ三軸方向の分力を検出するX,Y,Z軸方向の分力
センサが設けられていたため、フォースプレートのコス
トが上昇し、システムコストを上昇させるという問題点
があった。
However, in such a conventional joint moment measuring apparatus, each of the three-component load cells provided on the force plate has X, X- and Y-components for detecting triaxial component forces, respectively. Since the component force sensors in the Y and Z axis directions are provided, there is a problem that the cost of the force plate increases and the system cost increases.

【0006】本発明の課題は、関節モーメント計測装置
において三軸方向の分力を検出するフォースプレートの
コストを低減してシステムコストを低減することであ
る。
An object of the present invention is to reduce the cost of a force plate for detecting a component force in three axial directions in a joint moment measuring device, thereby reducing the system cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
被験者が乗る床に相当する板体と、被験者の運動による
当該板体に対する二軸方向の分力を検出する分力検出手
段と、被験者の動作を撮影して映像信号を出力する撮影
手段と、この映像信号から当該被験者からの反射光量を
検出する反射光量検出手段と、この反射光量検出手段に
より検出される反射光量を校正する校正光量を設定する
とともに、この校正光量に対応する前記撮影位置から被
験者までの距離を示す座標を設定する校正手段と、前記
二軸方向分力検出信号から前記被験者の横方向と上方向
の二次元座標を抽出するとともに、前記反射光量検出手
段により検出された反射光量を校正手段により校正し
て、この校正した光量に対応する奥行方向の座標を取得
し、この位置座標上の前記被験者の関節モーメントを前
記二次元座標に基づいて解析して、前記被験者の運動時
の関節モーメントを出力する関節モーメント計測手段
と、を備えたことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
A plate corresponding to the floor on which the subject rides, component force detecting means for detecting a biaxial component force on the plate due to the movement of the subject, and photographing means for photographing the operation of the subject and outputting a video signal, A reflected light amount detecting means for detecting the reflected light amount from the subject from the video signal, and a calibration light amount for calibrating the reflected light amount detected by the reflected light amount detecting means, are set from the photographing position corresponding to the calibrated light amount. Calibrating means for setting coordinates indicating the distance to the subject, extracting two-dimensional horizontal and upward coordinates of the subject from the biaxial component force detection signal, and detecting the reflected light detected by the reflected light amount detecting means. The light quantity is calibrated by the calibrating means, and coordinates in the depth direction corresponding to the calibrated light quantity are obtained, and the joint moment of the subject on the position coordinates is calculated based on the two-dimensional coordinates. It analyzes Te, and characterized in that and a joint moment measuring means for outputting a joint moment during exercise of the subject.

【0008】この請求項1記載の発明の関節モーメント
計測装置によれば、被験者が乗る床に相当する板体と、
被験者の運動による当該板体に対する二軸方向の分力が
分力検出手段により検出され、被験者の動作が撮影手段
により撮影されて映像信号が出力され、この映像信号か
ら当該被験者からの反射光量が反射光量検出手段により
検出されると、関節モーメント計測手段により、前記二
軸方向分力検出信号から前記被験者の横方向と上方向の
二次元座標が抽出されるとともに、前記反射光量検出手
段により検出された反射光量が、この反射光量を校正す
る校正光量と、この校正光量に対応する前記撮影位置か
ら被験者までの距離を示す座標が設定された校正手段に
より校正されて、この校正された光量に対応する奥行方
向の座標を取得され、この位置座標上の前記被験者の関
節モーメントが前記二次元座標に基づいて解析されて、
前記被験者の運動時の関節モーメントが出力される。
According to the joint moment measuring apparatus of the present invention, a plate corresponding to a floor on which a subject rides,
The component force in the biaxial direction with respect to the plate body due to the movement of the subject is detected by the component force detecting means, the movement of the subject is photographed by the photographing means, and a video signal is output. From the video signal, the amount of reflected light from the subject is calculated. When detected by the reflected light amount detecting means, the joint moment measuring means extracts the two-dimensional coordinates in the lateral direction and the upward direction of the subject from the biaxial component force detection signal, and detects the reflected light amount by the reflected light amount detecting means. The reflected light amount is calibrated by calibration means in which coordinates indicating the distance from the imaging position to the subject corresponding to the calibration light amount are calibrated, and the calibrated light amount is calibrated to the calibrated light amount. The corresponding coordinates in the depth direction are obtained, and the joint moment of the subject on the position coordinates is analyzed based on the two-dimensional coordinates,
The joint moment during exercise of the subject is output.

【0009】したがって、反射光度Iと奥行方向の距離
座標Yとの関係が設定された校正テーブルを予め用意し
てY座標を取得することにより、板体に備える分力検出
手段を二分力を検出するもの、すなわち、X軸方向分力
とZ軸方向分力を検出する二分力検出センサとすること
ができ、従来の三分力検出センサを使用した場合に比べ
てセンサ数を少なくすることができる。その結果、分力
を検出するフォースプレートを低コスト化することがで
き、関節モーメント計測装置の低コスト化を図ることが
できる。
Therefore, by preparing a calibration table in which the relationship between the reflected light intensity I and the distance coordinate Y in the depth direction is set in advance and acquiring the Y coordinate, the component force detecting means provided on the plate detects the two-component force. That is, it can be a two-component force detection sensor that detects a component force in the X-axis direction and a component force in the Z-axis direction. it can. As a result, the cost of the force plate for detecting the component force can be reduced, and the cost of the joint moment measuring device can be reduced.

【0010】また、被験者の奥行方向の位置を検出しな
がら関節モーメントを精確に計測することができ、関節
モーメント計測装置の信頼性の向上を図ることができ
る。
Further, the joint moment can be accurately measured while detecting the position of the subject in the depth direction, and the reliability of the joint moment measuring device can be improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1〜図4は、本発明を適用
した関節モーメント計測装置の一実施の形態を示す図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing an embodiment of a joint moment measuring device to which the present invention is applied.

【0012】まず、構成を説明する。図1は、本実施の
形態の関節モーメント計測システムの概略構成を示す図
である。この図1において、関節モーメント計測装置1
は、被験者に光を照射する照明装置2と、被験者を撮影
するビデオカメラ3と、被験者の運動時の反力を二軸方
向の分力として検出するフォースプレート4と、フォー
スプレート4により検出される検出信号を増幅するアン
プ5と、CCDカメラ3から入力される映像信号及びア
ンプ5から入力される検出信号を処理して関節モーメン
トを出力するコンピュータ6と、コンピュータ6により
処理された結果を表示するCRT7と、コンピュータ6
により処理された結果を印刷するカラープリンタ8と、
から構成されている。
First, the configuration will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a joint moment measuring system according to the present embodiment. In FIG. 1, a joint moment measuring device 1
Is detected by the illumination device 2 that irradiates the subject with light, the video camera 3 that photographs the subject, the force plate 4 that detects the reaction force of the subject during exercise as a biaxial component, and the force plate 4. An amplifier 5 for amplifying a detection signal, a computer 6 for processing a video signal input from the CCD camera 3 and a detection signal input from the amplifier 5, and outputting a joint moment, and displaying a result processed by the computer 6. CRT 7 and computer 6
A color printer 8 for printing the result processed by
It is composed of

【0013】照明装置(照明手段)2は、ビデオカメラ
3の近くに配置されて、被験者に光を照射する。
An illuminating device (illuminating means) 2 is arranged near the video camera 3 and irradiates a subject with light.

【0014】ビデオカメラ(撮影手段)3は、例えば、
撮像素子として所定解像度のCCD(Charge Coupled D
evice )が搭載されて、撮影した映像をビデオカセット
に記録するとともに撮影中の映像信号を出力する外部端
子を備えたものを使用し、フォースプレート4上の被験
者を撮影する所定位置に配置され、その撮影位置での撮
影映像を、例えば、NTSC(National Television Sy
stem Committee)のアナログ映像信号としてコンピュー
タ6に出力する。
The video camera (photographing means) 3 is, for example,
CCD (Charge Coupled D)
evice), which is provided with an external terminal for recording a photographed image on a video cassette and outputting a video signal during photographing, and is disposed at a predetermined position on the force plate 4 for photographing a subject. For example, NTSC (National Television System)
The image is output to the computer 6 as an analog video signal of the stem committee).

【0015】フォースプレート4は、被験者の運動時の
反力を二軸方向の分力で検出する二分力ロードセルを複
数備え、この二分力ロードセルは、当該フォースプレー
ト4の上面の直交する二軸(X軸及びY軸)のうちX軸
方向の分力を検出するX軸方向分力センサと、当該フォ
ースプレート4の上面に対して垂直なZ軸方向分力セン
サとを備えている。したがって、フォースプレート4
は、X軸方向分力検出信号とZ軸方向分力検出信号をア
ンプ5に出力する。
The force plate 4 is provided with a plurality of two-component load cells for detecting a reaction force during exercise of the subject by a biaxial component force. The two-component load cell is composed of two orthogonal force axes on the upper surface of the force plate 4. An X-axis direction component force sensor that detects a component force in the X-axis direction of the X-axis and Y-axis) and a Z-axis direction component force sensor perpendicular to the upper surface of the force plate 4 are provided. Therefore, force plate 4
Outputs an X-axis direction component force detection signal and a Z-axis direction component force detection signal to the amplifier 5.

【0016】アンプ5は、フォースプレート4から出力
されるX軸方向分力検出信号とZ軸方向分力検出信号
を、所定の増幅率で増幅してコンピュータ6に出力す
る。
The amplifier 5 amplifies the X-axis direction component force detection signal and the Z-axis direction component force detection signal output from the force plate 4 at a predetermined amplification factor and outputs the amplified signal to the computer 6.

【0017】コンピュータ6は、ビデオカメラ3から入
力される映像信号から被験者の測定部位(例えば、足の
関節部等)に貼られたマーカーの映像を抽出して、マー
カーからの反射光の各光度Iを取得するとともに、フォ
ースプレート4からアンプ5を介して出力されるX軸方
向分力検出信号とZ軸方向分力検出信号から各二次元座
標X,Z(横方向、上方向の距離情報)を取得する。そ
して、コンピュータ6は、取得した光度Iを予め格納さ
れた校正テーブル6aに設定されている光度により校正
し、この校正した各光度に対応して校正テーブル2aに
設定されている三次元目の座標Y(奥行方向の距離情
報)を取得し、この取得した座標Yにおける先に取得し
た二次元座標(X,Z)から測定部位のX−Z面の関節
モーメントを解析し、その解析結果をCRT7に出力し
て表示あるいはカラープリンタ8に出力して印刷する。
The computer 6 extracts an image of a marker attached to a measurement site (for example, a joint of a foot) of a subject from an image signal input from the video camera 3 and outputs each luminous intensity of reflected light from the marker. I, and two-dimensional coordinates X, Z (lateral and upward distance information) from the X-axis direction component force detection signal and the Z-axis direction component force detection signal output from the force plate 4 via the amplifier 5. ) To get. Then, the computer 6 calibrates the acquired luminosity I with the luminosity set in the calibration table 6a stored in advance, and coordinates the third dimension set in the calibration table 2a corresponding to each calibrated luminosity. Y (distance information in the depth direction) is acquired, and the joint moment on the XZ plane of the measurement site is analyzed from the previously acquired two-dimensional coordinates (X, Z) at the acquired coordinates Y, and the analysis result is expressed by CRT7. And output to the color printer 8 for printing.

【0018】また、校正テーブル(校正手段)2aは、
所定のy座標計測領域内を設定して、このy座標計測領
域内をマス目(例えば、1cm×1cm単位)で区切っ
て上記反射光の光度Iと座標y(奥行方向の距離)との
関係を、後述する距離の逆自乗則とcos則により設定
したテーブルである。
The calibration table (calibration means) 2a
A predetermined y-coordinate measurement area is set, and the y-coordinate measurement area is divided by cells (for example, in units of 1 cm × 1 cm), and the relationship between the luminosity I of the reflected light and the coordinate y (distance in the depth direction). Is a table set by the inverse square law of distance and the cos law described later.

【0019】CRT(Cathode Ray Tube)7は、コンピ
ュータ6により解析された関節モーメントを所定のデー
タ形態で表示する。カラープリンタ8は、コンピュータ
6により解析された関節モーメントを所定のデータ形態
で印刷する。
A CRT (Cathode Ray Tube) 7 displays the joint moment analyzed by the computer 6 in a predetermined data format. The color printer 8 prints the joint moment analyzed by the computer 6 in a predetermined data format.

【0020】次に、本実施の形態の動作を説明する。ま
ず、本実施の形態の関節モーメント計測システム1のY
座標計測原理について、図2を参照して説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, Y of the joint moment measurement system 1 of the present embodiment
The principle of coordinate measurement will be described with reference to FIG.

【0021】図2(a)は、被験者に貼られるマーカ
(図示せず)に光を照射する点光源sを摸式的に示した
図であり、この点光源sから照射される光の光度I(c
d:カンデラ)は全方向に一様である。そして、図2
(b)は、この点光源sの大きさにに比べて充分に大き
い距離だけ離れた各点における照度の関係を求めるため
の図である。すなわち、図2(b)において、点光源s
から距離x(m)だけ離れた点Oの照度を基準として、
点P及び点P´における照度を以下に求める。
FIG. 2A is a diagram schematically showing a point light source s for irradiating a marker (not shown) attached to a subject with light, and the luminous intensity of the light emitted from this point light source s I (c
d: candela) is uniform in all directions. And FIG.
(B) is a diagram for obtaining the relationship of the illuminance at each point separated by a distance sufficiently larger than the size of the point light source s. That is, in FIG.
With reference to the illuminance of a point O that is a distance x (m) away from
The illuminances at the points P and P 'are obtained below.

【0022】まず、点Oにおける照度Eoは、距離の逆
自乗則とcos則により、次式(1)により求めること
ができる。 Eo=I/x2 ‥‥(1) また、点Pの照度Epは、次式(2)により求めること
ができる。 Ep=(I/x2 )cos3 φ‥‥(2) この照度を求める考え方に基づいて、点O´の照度Eo
´は次式(3)により求めることができる。 Eo´=I/(x+Δx)2 ‥‥(3) また、点Ep´照度Ep´は、次式(4)により求める
ことができる。 Ep´={I/(x+Δx)2 }cos3 φ‥‥(4) なお、本実施の形態で使用される反射マーカは、光源か
らマーカへの光軸とほぼ同じ方向にのみを光を反射する
ため、各点の照度≒反射光量と考えられる。
First, the illuminance Eo at the point O can be obtained by the following equation (1) according to the inverse square law of the distance and the cos law. Eo = I / x2 ‥‥ (1) The illuminance Ep at the point P can be obtained by the following equation (2). Ep = (I / x2) cos3 φ ‥‥ (2) The illuminance Eo of the point O ′ is based on the concept of obtaining this illuminance.
'Can be obtained by the following equation (3). Eo'=I/(x+.DELTA.x)@2 (3) The point Ep 'illuminance Ep' can be obtained by the following equation (4). Ep ′ = {I / (x + Δx) 2} cos3 φ} (4) The reflection marker used in the present embodiment reflects light only in the same direction as the optical axis from the light source to the marker. Therefore, it can be considered that illuminance at each point 点 reflected light amount.

【0023】例えば、反射マーカとしては、図3(a)
に示すようにガラスビーズ21を埋め込んだビーズシー
ト20を、同図(b)に示すように裁断してマーカ用の
球に貼り付ける。同図(c)にビーズシート20の断面
を拡大した図を示すように、ガラスビーズ21の埋め込
み部分にはアルミ蒸着面20aが形成されており、ガラ
スビーズ21に入射した光は、ほぼ同方向に光を反射さ
せる。このガラスビーズ21を埋め込んだビーズシート
20を貼り付けた球体のマーカを測定対象者の測定部位
(関節等)に貼り付けて、マーカからの反射光量を検出
してY座標の計測が行われる。
For example, as a reflection marker, FIG.
The bead sheet 20 in which the glass beads 21 are embedded as shown in FIG. 5 is cut and attached to a marker ball as shown in FIG. As shown in the enlarged view of the cross section of the bead sheet 20 in FIG. 4C, an aluminum deposition surface 20 a is formed in the embedded portion of the glass beads 21, and the light incident on the glass beads 21 is substantially in the same direction. To reflect light. A spherical marker on which the bead sheet 20 in which the glass beads 21 are embedded is attached to a measurement site (joint or the like) of a measurement subject, the amount of reflected light from the marker is detected, and the Y coordinate is measured.

【0024】次いで、本実施の形態の関節モーメント計
測システム1により実行される関節モーメント計測処理
について図4に示すフローチャートに基づいて説明す
る。
Next, a joint moment measurement process executed by the joint moment measurement system 1 of the present embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

【0025】まず、被験者の膝等に上記ビーズシート2
0を貼り付けた球体のマーカを貼り付けて、照明装置に
より光を照射して、被験者のフォースプレート4上での
運動をビデオカメラ3により撮影して、被験者の測定部
位のX−Z座標面における関節モーメントを計測する場
合について説明する。
First, the bead sheet 2 is placed on the subject's knee or the like.
A marker of a sphere to which 0 is attached is attached, light is irradiated by an illuminating device, a motion of the subject on a force plate 4 is photographed by a video camera 3, and an XZ coordinate plane of a measurement site of the subject is taken. The case where the joint moment at is measured will be described.

【0026】コンピュータ6は、ビデオカメラ3から映
像信号が入力され、アンプ5からX軸方向分力検出信号
とZ軸方向分力検出信号が入力されると(ステップS
1)、映像信号から被験者の測定部位に貼られたマーカ
の映像を抽出してマーカからの反射光の光度Iを取得す
るとともに、X軸方向分力検出信号とZ軸方向分力検出
信号から測定部位のX座標及びZ座標を取得する(ステ
ップS2)。
The computer 6 receives the video signal from the video camera 3 and the X-axis direction component detection signal and the Z-axis direction component detection signal from the amplifier 5 (step S).
1) Extracting the image of the marker attached to the measurement site of the subject from the image signal to obtain the luminous intensity I of the reflected light from the marker, and from the X-axis direction component detection signal and the Z-axis direction component detection signal The X coordinate and the Z coordinate of the measurement site are acquired (Step S2).

【0027】次いで、取得した光度Iを予め格納された
校正テーブル6aに設定されている光度により校正し
(ステップS3)、すなわち、取得した各光度Iの真値
を校正テーブル6aから求める。そして、校正した各光
度Iに対応して校正テーブル6aに設定されている三次
元目の座標Y(奥行方向の距離情報)を取得し(ステッ
プS4)、この取得した座標yにおける先に取得し二次
元座標(X,Z)から測定部位の関節モーメントを解析
する(ステップS5)。そして、解析した結果をCRT
7に出力して表示させるとともに、カラープリンタ8に
出力して印刷させる(ステップS6)。
Next, the acquired luminous intensity I is calibrated by the luminous intensity set in the calibration table 6a stored in advance (step S3), that is, the true value of each acquired luminous intensity I is obtained from the calibration table 6a. Then, the third-dimensional coordinates Y (distance information in the depth direction) set in the calibration table 6a corresponding to each calibrated luminous intensity I are obtained (step S4), and the first coordinate Y at the obtained coordinates y is obtained. The joint moment at the measurement site is analyzed from the two-dimensional coordinates (X, Z) (step S5). Then, the result of the analysis is
7 for display, and output to the color printer 8 for printing (step S6).

【0028】以上のように、本実施の形態の関節モーメ
ント計測システム1では、反射光度Iと奥行方向の距離
座標Yとの関係を、上記距離の逆自乗則とcos則に基
づく計算式に基づいて設定された校正テーブル2aを予
め用意してY座標を取得することにより、フォースプレ
ート4に備えるロードセルを二分力を検出するもの、す
なわち、X軸方向分力とZ軸方向分力を検出するセンサ
を備える二分力ロードセルとすることができ、従来の三
分力ロードセルを使用した場合に比べてセンサ数を少な
くすることができる。
As described above, in the joint moment measuring system 1 of the present embodiment, the relationship between the reflected luminous intensity I and the distance coordinate Y in the depth direction is calculated based on the above-mentioned formula based on the inverse square law and the cos law. By preparing the calibration table 2a set in advance and obtaining the Y coordinate, the load cell provided on the force plate 4 detects the two-component force, that is, detects the X-axis component force and the Z-axis component force. A two-component load cell including a sensor can be provided, and the number of sensors can be reduced as compared with the case where a conventional three-component load cell is used.

【0029】したがって、フォースプレート4を低コス
ト化することができ、関節モーメント計測システム1の
低コスト化を図ることができる。
Therefore, the cost of the force plate 4 can be reduced, and the cost of the joint moment measuring system 1 can be reduced.

【0030】また、本実施の形態の関節モーメント計測
システム1では、測定部位のX−Z面の関節モーメント
を計測する際に、被験者の被計測部位にマーカーを貼り
付けて奥行方向のY座標を取得するようにしたため、測
定部位の奥行方向の位置を検出しながら精確に関節モー
メントを計測することができ、関節モーメント計測シス
テムの信頼性の向上を図ることができる。
In the joint moment measuring system 1 according to the present embodiment, when measuring the joint moment on the XZ plane of the measurement site, a marker is attached to the measurement site of the subject and the Y coordinate in the depth direction is set. Since the joint moment is acquired, the joint moment can be accurately measured while detecting the position of the measurement site in the depth direction, and the reliability of the joint moment measuring system can be improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1記載の発明の関節モーメント計
測装置によれば、反射光度Iと奥行方向の距離座標Yと
の関係が設定された校正テーブルを予め用意してY座標
を取得することにより、板体に備える分力検出手段を二
分力を検出するもの、すなわち、X軸方向分力とZ軸方
向分力を検出する二分力検出センサとすることができ、
従来の三分力検出センサを使用した場合に比べてセンサ
数を少なくすることができる。その結果、フォースプレ
ートを低コスト化することができ、関節モーメント計測
装置の低コスト化を図ることができる。
According to the joint moment measuring apparatus of the present invention, a calibration table in which the relationship between the reflected light intensity I and the distance coordinate Y in the depth direction is prepared in advance and the Y coordinate is obtained. By this, the component force detecting means provided on the plate can detect a component force, that is, a component force detection sensor that detects a component force in the X-axis direction and a component force in the Z-axis direction,
The number of sensors can be reduced as compared with the case where a conventional three-component detection sensor is used. As a result, the cost of the force plate can be reduced, and the cost of the joint moment measuring device can be reduced.

【0032】また、被験者の奥行方向の位置を検出しな
がら関節モーメントを精確に計測することができ、関節
モーメント計測装置の信頼性の向上を図ることができ
る。
Furthermore, the joint moment can be accurately measured while detecting the position of the subject in the depth direction, and the reliability of the joint moment measuring device can be improved.

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

【図1】本発明を適用した関節モーメント計測システム
のシステム構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a joint moment measurement system to which the present invention is applied.

【図2】本実施の形態の関節モーメント計測システムに
おいてy座標の計測原理を説明するために点光源と照度
計測点の関係を摸式的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a relationship between a point light source and an illuminance measurement point in order to explain a principle of measuring ay coordinate in the joint moment measuring system of the present embodiment.

【図3】本実施の形態の関節モーメント計測システムに
使用される反射マーカの具体例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a reflection marker used in the joint moment measurement system of the present embodiment.

【図4】図1のコンピュータにより実行される関節モー
メント計測処理のフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of a joint moment measurement process executed by the computer of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 関節モーメント計測システム 2 照明装置 3 CCDカメラ 4 フォースプレート 5 アンプ 6 コンピュータ 6a 校正テーブル 7 CRT 8 カラープリンタ Reference Signs List 1 joint moment measuring system 2 lighting device 3 CCD camera 4 force plate 5 amplifier 6 computer 6a calibration table 7 CRT 8 color printer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被験者が乗る床に相当する板体と、 被験者の運動による当該板体に対する二軸方向の分力を
検出する分力検出手段と、 被験者の動作を撮影して映像信号を出力する撮影手段
と、 この映像信号から当該被験者からの反射光量を検出する
反射光量検出手段と、 この反射光量検出手段により検出される反射光量を校正
する校正光量を設定するとともに、この校正光量に対応
する前記撮影位置から被験者までの距離を示す座標を設
定する校正手段と、 前記二軸方向分力検出信号から前記被験者の横方向と上
方向の二次元座標を抽出するとともに、前記反射光量検
出手段により検出された反射光量を校正手段により校正
して、この校正した光量に対応する奥行方向の位置座標
を取得し、この位置座標上における前記被験者の関節モ
ーメントを前記二次元座標に基づいて解析して、前記被
験者の運動時の関節モーメントを出力する関節モーメン
ト計測手段と、 を備えたことを特徴とする関節モーメント計測装置。
1. A plate corresponding to a floor on which a subject rides, component force detecting means for detecting a biaxial component force on the plate due to the movement of the subject, and outputting a video signal by photographing the operation of the subject. Imaging means for detecting, a reflected light amount detecting means for detecting a reflected light amount from the subject from the video signal, and a calibration light amount for calibrating the reflected light amount detected by the reflected light amount detecting means, and corresponding to the calibrated light amount. A calibration means for setting coordinates indicating a distance from the imaging position to the subject; and extracting two-dimensional horizontal and upward coordinates of the subject from the two-axis direction component force detection signal, and the reflected light amount detection means. Is calibrated by the calibrating means to obtain position coordinates in the depth direction corresponding to the calibrated light amount. Analyzes based on bets on the two-dimensional coordinates, joint moment measuring device characterized by comprising a, a joint moment measuring means for outputting a joint moment during exercise of the subject.
JP8152367A 1996-06-13 1996-06-13 Joint moment measuring device Pending JPH102817A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101999904A (en) * 2010-09-10 2011-04-06 重庆大学 Knee joint biomechanical characteristic measuring device and measuring method based on body surface images
JP2011220908A (en) * 2010-04-13 2011-11-04 Anima Corp Floor reaction measurement system and method
CN114001941A (en) * 2021-10-28 2022-02-01 华中科技大学 Ship propulsion shafting exciting force centering loading and detecting device

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