JPWO2013187002A1 - 荷重分布計測システム、情報処理装置及び情報処理方法 - Google Patents

Abstract

複数の感圧素子が配列されたセンサ部（１１３）を有する荷重分布計測システム（１００）であって、前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、和算することで、荷重データを算出する手段と、前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記算出された荷重データを用いて除算することにより、正規化する手段と、前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する手段とを備える。

Description

本発明は、被検者の荷重分布を計測し可視化する荷重分布計測システム、情報処理装置及び情報処理方法に関するものである。

脳卒中などの脳神経系疾患を発症し、右片または左片が麻痺した患者に対しては、従来より、理学療法士等の指導／監視のもとで、運動機能回復訓練が行われてきた。一般的に、自立的な生活を営むためには、下肢機能の回復が不可欠であり、理学療法士等にとっては、患者の下肢機能の回復状態を適確に判断することが重要となってくる。このため、運動機能回復訓練においては、下肢機能の回復状態を定量的に評価するために、患者の足圧分布等の計測を行ってきた。

一方で、被検者の足圧分布を計測し可視化するシステムとして、従来より、感圧素子がマトリックス状に配列されたセンサ部を有する足圧分布計測システムが知られている。当該足圧分布計測システムによれば、患者がセンサ部に乗った状態での足圧分布を、リアルタイムに視認することができる。

また、当該システムを応用することにより、座った状態における患者の座圧分布や、横臥した状態における患者の体圧分布をリアルタイムに表示させることも可能である。なお、以下では、足圧分布や座圧分布、体圧分布等をまとめて、“荷重分布”と称し、荷重分布を計測し可視化するシステムを“荷重分布計測システム”と称することとする。

特許第２７６０４７４号公報

しかしながら、従来の荷重分布計測システムでは、各感圧素子の出力値（絶対値）に応じた色を割り当てることにより、被検者の荷重分布を表示していた（例えば、感圧素子の出力値が○○ｋｇ〜○○ｋｇを示していた場合には、青色で表示し、△△ｋｇ〜△△ｋｇを示していた場合には、赤色で表示するといったように、色を割り当てて荷重分布を表示していた）。

このため、例えば、体重の軽い被検者の場合に適切な配色で荷重分布を表示することができたとしても、体重の重い被検者の場合には、特定の色に配色が集中してしまい、荷重分布が読み取りにくくなってしまうといった事態が生じていた。

このようなことから、荷重分布計測システムによる荷重分布の表示においては、センサ部全体にかかる荷重の大小に依らずに、荷重分布の読み取りが容易な適切な配色となるよう、色の割り当てが行われることが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、荷重分布計測システムにおいて、荷重分布をよりわかりやすく表示することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る荷重分布計測システムは以下のような構成を備える。即ち、
複数の感圧素子が配列されたセンサ部を有する荷重分布計測システムであって、
前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、和算することで、荷重データを算出する算出手段と、
前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記算出された荷重データを用いて除算することにより、正規化する正規化手段と、
前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する第１の生成手段とを備える。

本発明によれば、荷重分布計測システムにおいて、荷重分布をよりわかりやすく表示することが可能となる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一実施形態にかかる荷重分布計測システムの外観構成を示す図である。 荷重分布計測システムを構成する情報処理装置の機能構成を示す図である。 足圧分布計測処理の流れを示すフローチャートである。 各モードにおける配色テーブルの一例を示す図である。 各モードにおける足圧分布表示の一例を示す図である。 足圧分布計測処理の流れを示すフローチャートである。 各モードにおける配色テーブルの一例を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
＜１．荷重分布計測システムの外観構成＞
図１は、本実施形態に係る荷重分布計測システム１００の外観構成の一例を示す図である。なお、本実施形態では、荷重分布計測システム１００を用いて被検者（患者）の足圧分布を計測する場合について説明する。

図１において、１１０はセンサ装置であり、被検者（患者）が両足を乗せるベース部１１１と、該ベース部の外周部側面を取り囲み、センサ装置１１０が載置された床面とベース部１１１の表面との間の段差を滑らかにつなぐためのスロープ部１１２とを備える。

ベース部１１１の表面には、複数の感圧素子（例えば、導電性ゴム）が２次元に配列された足圧分布検出センサ部１１３が配されており、直立した被検者が両足を乗せた場合に、被検者の両足の足圧分布を可視化するための足圧データを所定の周期で計測し、出力する。

１２０は情報処理装置であり、足圧分布計測処理時に、足圧分布検出センサ部１１３において計測された足圧データ（計測結果）をケーブル１３０を介して取得し、足圧分布表示を行う。

なお、以下では、足圧分布検出センサ部１１３を構成する複数の感圧素子それぞれにおいて計測されたデータを「足圧データ」（荷重データ）と称し、感圧素子の数に応じた数の足圧データ群を「足圧分布算出用データ」（荷重分布算出用データ）と称する。また、当該足圧分布算出用データを用いて算出された、足圧分布を表示するためのデータを「足圧分布データ」（荷重分布データ）と称することとする。

＜２．荷重分布計測システムを構成する情報処理装置の機能構成＞
次に、情報処理装置１２０の機能構成について説明する。図２は、荷重分布計測システム１００を構成する情報処理装置１２０の機能構成を示す図である。図２に示すように、情報処理装置１２０は、制御部（コンピュータ）２０１と、メモリ部２０２と、記憶部２０３と、表示部２０４と、入力部２０５と、外部機器Ｉ／Ｆ部２０６とを備え、各部は、バス２０７を介して接続されている。

記憶部２０３には、制御部２０１により実行されることにより、それぞれ荷重分布計測部２１１、正規化荷重分布計測部２１２として機能するプログラムが格納されている。当該プログラムは、制御部２０１による制御のもと、ワークエリアとして機能するメモリ部２０２に適宜読み込まれ、制御部２０１によって実行されることで、各機能を実現する。なお、制御部２０１によって、荷重分布計測部２１１として機能する当該プログラムまたは正規化荷重分布計測部２１２として機能する当該プログラムが実行されることにより取得される足圧分布算出用データ２１３は、記憶部２０３に格納される。また、制御部２０１によって、正規化荷重分布計測部２１２として機能する当該プログラムが実行される際に用いられる配色テーブル２１４は、記憶部２０３に格納されているものとする。

表示部２０４は、制御部２０１に当該プログラムの実行を指示するためのユーザインタフェースを表示したり、取得した足圧分布算出用データ２１３に基づいて足圧分布表示を行ったりする。入力部２０５は、当該プログラムの実行指示を入力したり、足圧分布表示を行う際の表示モード（絶対値表示モード、正規化表示モード）を設定したりする。なお、足圧分布表示を行う際の各表示モードの詳細は後述する。

外部機器Ｉ／Ｆ部２０６は、足圧分布検出センサ部１１３において計測された足圧分布算出用データ２１３を情報処理装置１２０内に取り込むためのＩ／Ｆである。

＜３．足圧分布計測処理＞
次に、足圧分布計測処理の流れについて図３及び図４を用いて説明する。図３は、足圧分布計測処理の流れを示すフローチャートである。

入力部２０５を介して足圧分布計測処理の開始指示が入力されると、ステップＳ３０１では、荷重分布計測部２１１が、足圧分布検出センサ部１１３より所定周期で足圧分布算出用データを受信する処理を開始する。

ステップＳ３０２では、現在設定されている表示モードが、絶対値表示モードであるか、正規化表示モードであるかを判定する。ステップＳ３０２において、絶対値表示モードであると判定された場合には、ステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１１では、荷重分布計測部２１１が、配色テーブル２１４の絶対値表示モード用の配色に基づいて、足圧分布算出用データを構成する各足圧データの配色を決定し、足圧分布データを生成する。

図４は、配色テーブル２１４の一例を示す図である。図４において、４０１は絶対値表示モードにおける配色を示しており、各足圧データが、いずれの区分に属するかにより、“色１”〜“色１０”までのいずれかの色が割り当てられる。

ステップＳ３１２では、荷重分布計測部２１１が、ステップＳ３１１において生成した足圧分布データを表示部２０４に表示する。

ここで、絶対値表示モードの場合、各足圧データ（絶対値）が、配色テーブル２１４のいずれの区分に属するかによって配色が決定されるため、例えば、体重の軽い被検者の場合には、“色１”〜“色１０”までのすべての色により足圧分布データが構成されていたとしても、体重の重い被検者の場合には、“色８”〜“色１０”までの色に配色が集中し、足圧分布が読み取りにくいといった事態が生じ得る。

図５の５Ａは、体重が重い被検者の足圧分布を、絶対値表示モードにて表示させた場合の一例を示している。絶対値表示モードの場合、図４の４０１に示すように、足圧データが２２．５ｋｇｆ以上の場合には、すべて“色１０”が割り当たられることとなるため、５Ａに示すように、色の変化に乏しい表示となってしまう。

一方、ステップＳ３０２において、正規化表示モードであると判定された場合には、ステップＳ３２１に進む。

ステップＳ３２１では、正規化荷重分布計測部２１２が、足圧分布算出用データを構成する各足圧データを和算することにより、被検者の荷重値を算出する。更に、ステップＳ３２２では、正規化荷重分布計測部２１２が、ステップＳ３２１で算出した荷重値を用いて、足圧分布算出用データを構成する各足圧データを除算することにより、各足圧データを正規化し、正規化足圧分布算出用データを生成する。

ステップＳ３２３では、正規化荷重分布計測部２１２が、配色テーブル２１４の正規化表示モード用の配色に基づいて、正規化された各足圧データの配色を決定し、足圧分布データを生成する。更に、生成した足圧分布データを表示部２０４に表示する。

図４において、４０２は正規化表示モードにおける配色を示しており、正規化された各足圧データが、いずれの区分に属するかにより、“色１”〜“色１０”までのいずれかの色が割り当てられる。

ここで、正規化表示モードの場合、正規化された各足圧データが、配色テーブル２１４のいずれの区分に属するかによって配色が決定されるため、体重の軽重に関わらず、“色１”〜“色１０”までのすべての色が割り当てられるように構成することができる。つまり、絶対値表示モードと比較して、足圧分布をよりわかりやすく表示することが可能となる。

図５の５Ｂは、５Ａと同じく体重が重い被検者の足圧分布を、正規化表示モードにて表示させた場合の一例を示している。正規化表示モードの場合、図４の４０２に示すように、被検者の荷重（体重）に対する比率により、配色が決定されるため、体重が重い被検者であっても、５Ｂに示すように、色の変化に富んだ表示を行うことができる。

図３に戻る。ステップＳ３３１では、入力部２０５を介してユーザにより足圧分布計測処理の終了指示が入力されたか否かを判定し、入力されていないと判定した場合には、ステップＳ３０２に戻り、引き続き設定された表示モードによる足圧分布表示が行われる。なお、図３のフローチャートから明らかなように、表示モードは任意のタイミングで切り替えることが可能であり、被検者の足圧分布の計測中に切り替えることで、例えば、図５の５Ａの足圧分布と５Ｂの足圧分布とを交互に表示部２０４に表示させることができる。

一方、ステップＳ３３１において、足圧分布計測処理の終了指示が入力されたと判定された場合には、足圧分布計測処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る荷重分布計測システム１００では、絶対値表示モードと正規化表示モードの２種類の表示モードにより、足圧分布表示を行う構成とした。

また、正規化表示モードでは、被検者の荷重値を算出し、当該荷重値を用いて各足圧データを除算することにより、各足圧データを正規化する構成とした。更に、正規化表示モード用の配色テーブルを用いて正規化した各足圧データから足圧分布データを生成する構成とした。

これにより、正規化表示モードでは、被検者の体重の軽重に関わらず、同じ配色テーブルを用いて色の変化に富んだ足圧分布を表示させることが可能となった。つまり、絶対値表示モードと比較して、足圧分布をよりわかりやすく表示させることが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、正規化表示モードにおいて、足圧分布データを生成するたびに、荷重値を算出する構成としたが、本発明はこれに限定されず、所定のサンプリングタイムごとに、荷重値を算出する構成としてもよい。

また、上記第１の実施形態では、センサ部上の被検者（患者）の荷重分布として、被検者の足圧分布を計測する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、座った状態における被検者の座圧分布や、横臥した状態における被検者の体圧分布を計測するようにしてもよい。

なお、足圧分布を計測する場合と、座圧分布や体圧分布を計測する場合とでは、足圧分布検出センサ部１１３にかかる荷重が大きく異なるが、上記第１の実施形態の場合と同様に、足圧分布検出センサ部１１３全体にかかる荷重値を用いて正規化する構成とすることにより、座圧分布や体圧分布についても、色の変化に富んだ表示を行うことができる。

［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、各足圧データを、荷重値で除算することにより正規化する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、所定周期で受信される足圧分布算出用データを構成する各足圧データのうち、最大の足圧データを用いて、各足圧データを除算することにより、各足圧データを正規化するように構成してもよい。以下、本実施形態の詳細について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

＜１．足圧分布計測処理＞
本実施形態における足圧分布計測処理の流れを図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における足圧分布計測処理の流れを示すフローチャートである。

なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０２、ステップＳ３１１〜Ｓ３１２、ステップＳ３３１の処理は、上記第１の実施形態において説明した図３のステップＳ３０１〜ステップＳ３０２、ステップＳ３１１〜Ｓ３１２、ステップＳ３３１の処理と同じであるため、ここでは説明は省略する。

ステップＳ６２１では、正規化荷重分布計測部２１２が、足圧分布算出用データを構成する足圧データから、最大値を抽出する。更に、ステップＳ６２１では、正規化荷重分布計測部２１２が、ステップＳ６２１で抽出した最大値を用いて、足圧分布算出用データを構成する各足圧データを除算することにより、各足圧データを正規化し、正規化足圧分布算出用データを生成する。

ステップＳ６２３では、正規化荷重分布計測部２１２が、配色テーブル２１４の正規化表示モード用の配色に基づいて、正規化された各足圧データの配色を決定し、足圧分布データを生成する。更に、生成した足圧分布データを表示部２０４に表示する。

図７において、７０２は正規化表示モードにおける配色を示しており、正規化された各足圧データが、いずれの区分に属するかにより、“色１”〜“色１０”までのいずれかの色が割り当てられる。なお、図４の４０２との相違点は、図４の４０２の場合、荷重値により除算するため、比率の最大値（全ての足圧データの合計に占める１つの足圧データの比率の最大値）を、例えば２５％としているのに対して、図７の７０２の場合、足圧分布算出用データを構成する足圧データの最大値により除算するため、比率の最大値は１００％となる点である。つまり、本実施形態の場合、被検者の体重の軽重のみならず、足圧分布の偏りの大小にかかわらず、均等に配色することが可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る荷重分布計測システム１００の正規化表示モードでは、足圧分布算出用データを構成する足圧データから最大値を抽出し、当該最大値を用いて各足圧データを除算することにより、足圧データを正規化する構成とした。更に、正規化表示モード用の配色テーブルを用いて正規化した各足圧データから足圧分布データを生成する構成とした。

これにより、正規化表示モードでは、被検者の体重の軽重に関わらず、また、足圧分布の偏りの大小に関わらず、同じ配色テーブルを用いて色の変化に富んだ足圧分布を表示させることが可能となった。つまり、絶対値表示モードと比較して、足圧分布をよりわかりやすく表示させることが可能となった。

［第４の実施形態］
上記第１乃至第３の実施形態では、荷重分布計測部２１１及び正規化荷重分布計測部２１２が、足圧分布検出センサ部１１３から出力される足圧分布算出用データについて、足圧分布データを生成し、表示する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、記憶部２０３に格納された足圧分布算出用データ２１３を用いて、足圧分布データを生成し、表示する構成としてもよい。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

本願は、２０１２年６月１５日提出の日本国特許出願特願２０１２−１３６２３８を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (9)

1. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部を有する荷重分布計測システムであって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、和算することで、荷重データを算出する算出手段と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記算出された荷重データを用いて除算することにより、正規化する正規化手段と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する第１の生成手段と
   を備えることを特徴とする荷重分布計測システム。
2. 前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する第２の生成手段と、
   前記第１の生成手段により生成された荷重分布データと、前記第２の生成手段により生成された荷重分布データのいずれかを、ユーザの設定に基づいて、切り替えて表示する表示部と
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の荷重分布計測システム。
3. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部と接続され、該複数の感圧素子からの出力を処理する情報処理装置であって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、和算することで、荷重データを算出する算出手段と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記算出された荷重データを用いて除算することにより、正規化する正規化手段と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
4. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部を有する荷重分布計測システムであって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、最大値を抽出する抽出手段と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記抽出された最大値を用いて除算することにより、正規化する正規化手段と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする荷重分布計測システム。
5. 前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータは、前記正規化手段により、０％〜１００％の間のデータとして正規化され、
   前記生成手段は、０〜１００％の間で各色が均等に区分けされた配色テーブルを用いて、該正規化されたデータに、色を割り当てることを特徴とする請求項４に記載の荷重分布計測システム。
6. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部と接続され、該複数の感圧素子からの出力を処理する情報処理装置であって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、最大値を抽出する抽出手段と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記抽出された最大値を用いて除算することにより、正規化する正規化手段と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
7. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部と接続され、該複数の感圧素子からの出力を処理する情報処理方法であって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、和算することで、荷重データを算出する算出工程と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記算出された荷重データを用いて除算することにより、正規化する正規化工程と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する生成工程と
   を備えることを特徴とする情報処理方法。
8. 複数の感圧素子が配列されたセンサ部と接続され、該複数の感圧素子からの出力を処理する情報処理方法であって、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、所定周期ごとに取得し、最大値を抽出する抽出工程と、
   前記複数の感圧素子からそれぞれ出力されるデータを、前記抽出された最大値を用いて除算することにより、正規化する正規化工程と、
   前記正規化されたデータに応じた色を割り当てることにより、荷重分布データを生成する生成工程と
   を備えることを特徴とする情報処理方法。
9. コンピュータを、請求項３または６に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。