WO2009093631A1 - 重心バランス判定装置 - Google Patents

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WO2009093631A1
WO2009093631A1 PCT/JP2009/050931 JP2009050931W WO2009093631A1 WO 2009093631 A1 WO2009093631 A1 WO 2009093631A1 JP 2009050931 W JP2009050931 W JP 2009050931W WO 2009093631 A1 WO2009093631 A1 WO 2009093631A1
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WO
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center
gravity
balance
rectangular area
index
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/050931
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuhiro Ide
Original Assignee
Panasonic Electric Works Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Electric Works Co., Ltd. filed Critical Panasonic Electric Works Co., Ltd.
Priority to JP2009550542A priority Critical patent/JPWO2009093631A1/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4005—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the sensory system
    • A61B5/4023—Evaluating sense of balance

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for determining a center-of-gravity balance using a center-of-gravity fluctuation index.
  • Patent Document 1 three load sensors are installed on the back surface of the platform, the center of gravity position is obtained from the output of each load sensor in a state in which a subject is mounted on the platform, and the center of gravity position that is a center of gravity swing parameter is predetermined. It is shown that the ratio of the total trajectory length over a period and the area (outer peripheral area) of the figure defined by the outermost peripheral line of the trajectory is useful for evaluating the pathological condition of the balance dysfunction.
  • Patent Document 2 although there is a center of gravity shake meter, an average center of gravity position which is a center of gravity position parameter is obtained and used as original data for correction.
  • the ability to balance the center of gravity is influenced not only by the ability of sensory organs such as the semi-hemi organs but also by the ability of movement such as muscle strength and joint flexibility.
  • the center-of-gravity position parameter of Patent Document 2 can be considered as an index reflecting the body bias.
  • human beings are thought to maintain balance while swinging even in an upright posture, and the center-of-gravity parameters such as the total trajectory length and rectangular area of Patent Document 1 are not limited to the body bias, It can be considered as an index that reflects athletic ability.
  • An object of the present invention is to provide a center-of-gravity balance determination apparatus that can determine the center-of-gravity balance ability more accurately than the background art.
  • the center-of-gravity balance determination device includes three or more load sensors installed on the back surface of a step and an output from each of the load sensors in a state where a subject is mounted on the step in a predetermined cycle.
  • a balance ability determination unit that determines a center of gravity balance ability, and the balance ability determination unit is obtained from a center of gravity fluctuation parameter obtained from the fluctuation of the calculation position over the predetermined period and a distribution of the calculation position over the predetermined period.
  • the center-of-gravity balance ability is determined based on the center-of-gravity position parameter.
  • the center-of-gravity balance ability is influenced not only by the ability of sensory organs such as the half organs but also by the ability of movement such as muscle strength and joint flexibility. This is because, as a result of detailed examination of the relationship between various exercises and the center of gravity balance, the inventors of the present application said that improvement of muscle strength, joint flexibility, and posture by performing appropriate exercise for a predetermined period appears in the center of gravity balance index.
  • the center-of-gravity position parameter can be considered as an index reflecting body bias.
  • humans are thought to maintain balance while swinging even when standing upright, and the center-of-gravity fluctuation parameters such as total trajectory length and rectangular area reflect not only the body bias but also the athletic ability. It can be considered as an indicator.
  • the center-of-gravity balance ability can be determined with higher accuracy than the background technology, and body distortion and exercise ability can be easily checked (at home). it can.
  • FIG. 13 is a graph showing the center-of-gravity position fluctuation in the front-rear direction for explaining a second aspect of the method for determining the stability of the center-of-gravity balance in the center-of-gravity balance determination apparatus shown in FIG. It is a graph which shows the body weight fluctuation
  • FIG. 1 is a plan view of a center-of-gravity balance determining apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a bottom view thereof
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view thereof.
  • the center-of-gravity balance determination apparatus 1 according to the present embodiment is provided as one function of a weight scale that measures body weight. Therefore, the external shape is similar to a conventional scale.
  • Three or more legs (four indicated by reference numerals 8a to 8d in FIGS. 1 to 3 and collectively referred to as reference numeral 8 hereinafter) are installed on the back surface of the step 2 of the center of gravity balance determination apparatus 1.
  • left and right foot molds 3 a and 3 b for fitting feet are provided on the upper surface of the step platform 2.
  • the foot molds 3a, 3b are provided with depressions 4a, 4b; 5a, 5b for easy alignment of the feet.
  • An operation panel 13 that is detachably connected via a cable wire is also embedded in the upper surface of the step 2, and the operation panel 13 is fixed in a state where the cable wire is wound around a reel. ing.
  • An electronic circuit board 10 is built in the step platform 2. Further, a power switch 11 is provided on the front surface of the step 2 and a battery box 9 is provided on the bottom surface.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the leg portion 8.
  • Each of the legs 8a to 8d is formed in a cylindrical shape, and inside thereof, load receivers 6a to 6d (generally referred to as reference numeral 6) and load sensors 7a to 7d (generally referred to as follows) (Indicated by reference numeral 7) are embedded.
  • the load receiver 6 is made of, for example, a hard metal processed into a hemispherical shape, a half crack portion thereof is fixed to the upper surface of the load sensor 7, and the apex portion is in point contact with the bottom surface of the step platform 2, from above (the step platform 2).
  • the vertical load is transmitted to the load sensor 7 without escaping in the horizontal direction.
  • the subject turns on the power switch 11, pulls out the operation panel 13, and basic body information such as age, gender, height, and foot length displayed on the display unit 14. Is input from the input unit 15 in accordance with the input instruction, so that the center-of-gravity balance can be measured.
  • the center-of-gravity position (calculation position) is calculated within a predetermined period in which the subject holds the posture, and a center-of-gravity fluctuation locus 16 as shown in FIG. 6 is obtained.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining an example of a calculation method of the center of gravity position (calculation position).
  • the distance in the X-axis direction from the origin 0 to the load sensor is m
  • the distance in the Y-axis direction is L.
  • the center of gravity of the load W of the subject is (x, y)
  • the load sensors 7a, 7b, 7c, 7d detect the loads of Ma (kg), Mb (kg), Mc (kg), Md (kg), respectively.
  • the X coordinate of the position where the moment in the X-axis direction balances around the origin 0, that is, the gravity center position (calculation position) is expressed by the following equation (A).
  • x ⁇ m ⁇ (Mb + Md ⁇ Ma ⁇ Mc) ⁇ / W (A)
  • the coordinate position (x, y) of the center of gravity can be calculated from the weight value detected by the load sensors 7a, 7b, 7c, and 7d and the distance between the sensors. .
  • the total trajectory length 17 representing the amount of movement of the center-of-gravity position (calculation position) (the length of the center-of-gravity fluctuation trajectory 16), the maximum horizontal displacement (the maximum value of the X coordinate) And the maximum displacement in the front-rear direction (difference between the maximum value and the minimum value of the Y coordinate), the rectangular area 18 that is a rectangular area surrounded by the maximum displacement, and the like.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is further combined with a deviation amount of the center-of-gravity position from the center position (origin O) of the foot position of the center-of-gravity position (calculation position), and a predetermined correction coefficient is applied according to the basic body information of the subject.
  • a predetermined correction coefficient is applied according to the basic body information of the subject.
  • the quality (ability) of the balance of the center of gravity is determined.
  • the evaluation and the score such as low balance ability, standard, and high are displayed together with the weight on the display unit 14.
  • the total trajectory length 17 and the rectangular area 18 correspond to an example of the center-of-gravity fluctuation parameter.
  • the amount of deviation of the center of gravity position (calculation position) from the center position (origin O) of the foot position of the center of gravity position (calculation position) corresponds to an example of the center of gravity position parameter.
  • the center position (origin O) of the foot shape is set in advance as a reference position on the platform.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the center-of-gravity balance determination apparatus 1 configured as described above.
  • a signal indicating the weight detected by each load sensor 7 is appropriately amplified by an amplifier (not shown) or the like, and then AD-converted by the AD converter 21 at a predetermined sampling period.
  • Data indicating the detected weight is stored in an area including the RAM of the storage unit 22.
  • the basic body information of the subject input from the input unit 15 is stored (registered) in a non-volatile area of the storage unit 22.
  • the calculation unit 23 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined calculation processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. And its peripheral circuits and the like. And the calculating part 23 functions as the weight measurement part 24 (weight calculating part) and the balance ability determination part 25 by running the control program memorize
  • ROM Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the weight measurement unit 24 reads the detection results of the load sensors 7a to 7d for each sampling cycle from the storage unit 22, obtains the fluctuation of the total value of the detection values for each sampling, and the fluctuation is within a predetermined value set in advance. The total value when it falls within the range is determined as the weight.
  • the balance ability determination unit 25 obtains the barycentric position coordinate for each sampling based on the distance between the load sensors 7. Note that the coordinates obtained here are not strictly the center of gravity position but the foot pressure center COP (Center of Position), but in the static state, it can be considered that the center of gravity position and the foot pressure center are almost the same. It is written as the center of gravity.
  • the balance ability determination unit 25 further performs a calculation using the deviation amount of the center of gravity position from the center position (origin O) of the foot shape and the center of gravity swing parameter as the center of gravity position parameter, determines the balance ability, and displays it on the display unit 14. Let
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the determination operation of the balance ability described above.
  • the subject first turns on the power in step S1, and inputs age, gender, height, and foot length in step S2.
  • step S3 immediately after the subject is placed on the platform 2 (from the time when the output of the load sensor 7 adjusted to the zero point fluctuates), the sampling of the output of each load sensor 7 is set at a predetermined cycle set in advance.
  • step S4 the weight measurement unit 24 determines the weight based on the total value of the obtained detection results of the load sensors 7, and the result is displayed on the display unit 14.
  • step S5 the center-of-gravity position coordinates are sequentially calculated from the detection results of the load sensors 7 in step S3, and the center-of-gravity position coordinates over a predetermined period after the start of measurement are extracted.
  • step S6 the center-of-gravity position parameter is calculated using the center-of-gravity position coordinates, and the balance of the center-of-gravity position coordinates from the center position (origin O) of the footprint is combined with a plurality of center-of-gravity fluctuation parameters. The ability level is determined, and the result is displayed in step S7.
  • the reason for using a plurality of balance indexes (parameters) to determine the balance ability level is as follows.
  • the position of the center of gravity can be considered as an index reflecting the bias of the body.
  • the total trajectory length represents the amount of movement of the center of gravity
  • the rectangular area represents the degree of spread of the center of gravity. Since the rectangular area is considered to be mainly related to the muscle strength of the lower limbs, it is considered that the area decreases by strengthening the muscle strength.
  • the total trajectory length and the rectangular area are indicators that capture balance ability from different aspects. More accurately know the center of gravity balance ability involved.
  • the center of gravity balance ability level is expressed as the following center of gravity balance ability value P.
  • Center of gravity balance ability value P A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + C ⁇ center of gravity misalignment index + Z (1)
  • the total trajectory length index, rectangular area index, and center-of-gravity position shift index are, for example, 1 to 10 in which the entire range is divided into, for example, 10 stages and points are assigned to each range based on measurement data obtained by monitor evaluation described later, for example. Is the index.
  • a person who is considered to have a high center-of-gravity balance ability for example, a dancer
  • a person who is considered to have a standard center-of-gravity balance ability for example, an office worker of 20 to 40 years old
  • a center-of-gravity balance ability for example, an elderly person 65 years or older
  • the total trajectory length, the rectangular area, and the center-of-gravity position shift amount that is the sum of the left-right direction shift and the front-back direction shift of the center-of-gravity position are experimentally determined. calculate.
  • the total trajectory length, the rectangular area, and the center of gravity position deviation index can be obtained so that the total trajectory length index, the rectangular area index, and the center of gravity position deviation index can be obtained as the index of the number of points in the measurement result range.
  • a conversion table for converting the total trajectory length index, the rectangular area index, and the center-of-gravity position shift index is created and stored in a storage unit such as a ROM in advance.
  • the balance ability determination unit 25 converts the total trajectory length, the rectangular area, and the centroid position deviation amount into the total trajectory length index, the rectangular area index, and the centroid position deviation index.
  • the center of gravity balance ability value P is calculated using Equation (1).
  • A, B, and C are coefficients relating to the respective indexes. For example, when all 10 are used, each balance index is equally weighted.
  • the center-of-gravity position shift amount is the initial shift amount of the center-of-gravity position when the calculation of the center-of-gravity fluctuation parameter is started.
  • the amount of displacement in the left-right direction is the amount of displacement from the center position in the left and right foot molds 3a, 3b
  • the amount of displacement in the front-rear direction is the center in the length direction of the foot molds 3a, 3b.
  • the amount of deviation from the position the sum of the amount of deviation in the left-right direction and the amount of deviation in the front-rear direction is calculated as the center-of-gravity position deviation amount, and this center-of-gravity position deviation amount is converted into a center-of-gravity position deviation index using a conversion table. .
  • the sum of the value obtained by normalizing the amount of deviation in the left-right direction by the width of the foot and the value obtained by normalizing the amount of deviation in the front-rear direction by the length of the foot may be calculated as the center-of-gravity position deviation amount.
  • the initial center of gravity position when the calculation of the center of gravity oscillation parameter is started corresponds to an example of the center of gravity position parameter. Further, the intersection of the center in the left-right direction and the center in the front-rear direction in FIG. 9 corresponds to the origin O in FIG.
  • the balance ability determination unit 25 refers to the table of the storage unit 22 from the obtained parameters of the total trajectory length, the rectangular area, the gravity center position deviation, and the age, and obtains the obtained index (1) ) And the center of gravity balance ability value P is displayed on the display unit 14 as a total balance ability level score.
  • a first threshold value ⁇ and a second threshold value ⁇ having a relationship of ⁇ > ⁇ are set in advance, and the balance ability determination unit 25 has a value of the centroid balance ability value P exceeding the first threshold value ⁇ . If the balance ability is determined to be high, the balance ability is determined to be standard when the first threshold value ⁇ is equal to or less than the second threshold value ⁇ , and the balance ability is determined to be low when the second threshold value ⁇ is not satisfied. The result may be displayed on the display unit 14.
  • the balance ability determination unit 25 determines that the center of gravity balance ability of the subject is higher as the center of gravity balance ability value P is larger.
  • the center of gravity balance ability value P is experimentally determined for a person who is considered to have a high center of gravity balance ability (for example, a dancer) and a person who is considered to have a standard center of gravity balance ability (for example, a company employee of 20 to 40 years old).
  • the center value between the center of gravity balance ability value P of the person who is considered to have high center of gravity balance ability and the center of gravity balance ability value P of the person who is considered to have standard center of gravity balance ability is the first threshold value. It can be used as ⁇ .
  • the center of gravity balance ability value P is experimentally calculated for a person who is considered to have a standard center of gravity balance ability and a person who is considered to have a low center of gravity balance ability (for example, an elderly person 65 years or older),
  • the central value between the center of gravity balance ability value P of a person who is considered to have a standard center of gravity balance ability and the center of gravity balance ability value P of a person who is considered to have a low center of gravity balance ability can be used as the second threshold value ⁇ . .
  • the center-of-gravity balance determination apparatus 1 As described above, in the center-of-gravity balance determination apparatus 1 according to the present embodiment, three or more load sensors 7 are installed on the back surface of the platform 2, and the calculation unit 23 is in a state in which a subject is mounted on the platform 2.
  • the output from each of the load sensors 7 is sampled at a predetermined cycle, and the center-of-gravity balance position is calculated based on the result, and the center-of-gravity balance ability (the center-of-gravity balance quality) is determined from the calculated position over a predetermined period.
  • the balance ability determination unit 25 calculates the center-of-gravity fluctuation parameters (total trajectory length and rectangular area) obtained from the fluctuation of the calculation position over the predetermined period, and the distribution of calculation positions over the predetermined period (in the present embodiment). , Based on the center-of-gravity position parameter (center-of-gravity position deviation) obtained from the center-of-gravity position deviation amount from which the calculation of the center-of-gravity fluctuation parameter is started) Determine the balance ability.
  • the center-of-gravity balance ability is influenced not only by the ability of sensory organs such as the semi-hemi organ, but also by the ability of movement such as muscle strength and joint flexibility. This is because, as a result of detailed examination of the relationship between various exercises and the center of gravity balance, the inventors of the present application said that improvement of muscle strength, joint flexibility, and posture by performing appropriate exercise for a predetermined period appears in the center of gravity balance index. Based on knowledge.
  • the center of gravity position parameter can be considered as an index reflecting the bias of the body.
  • that bias consumes more internal energy to maintain balance. Therefore, the deviation amounts in the front-rear direction and the left-right direction, which are the center-of-gravity position parameters, serve as an index representing the center-of-gravity balance ability.
  • the center of gravity balance ability can be accurately determined, and the body distortion and exercise ability can be easily checked. .
  • the stability of the balance of the center of gravity is related to the strength of the abdominal muscles, back muscles, puffer muscles in the lower limbs, soleus muscles, the flexibility of the hip joints, knee joints, and ankle joints.
  • the posture (alignment) is also involved in the balance of the center of gravity. When the body is distorted, the stability of the center of gravity balance is reduced.
  • center-of-gravity balance determination apparatus 1 it is possible to easily check body distortion and exercise ability at home.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is a rectangular area surrounded by the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period and the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position.
  • the rectangular area is the ability to keep the center of gravity within the range (rectangular area), compared to the conventionally used outer peripheral area, and in the front-rear direction and the left-right direction. Since influences such as directional body distortion and muscular strength imbalance appear with high sensitivity, it is possible to combine a plurality of center-of-gravity balance indices to represent a total balance ability level.
  • the outer peripheral line of the movement locus of the center of gravity is drawn with an image, image analysis is performed, and the number of dots in the image of the area surrounded by the outer peripheral line is counted.
  • the rectangular area can be calculated simply by multiplying the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction, whereas it requires a large memory and is easily obtained.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a determination method in the center-of-gravity balance determination apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the center-of-gravity balance determination apparatus according to the present embodiment can use the configuration of the center-of-gravity balance determination apparatus 1 described above.
  • the balance ability determination unit 25 of the calculation unit 23 determines, the center-of-gravity fluctuation parameter includes the predetermined period.
  • An index of a value obtained by dividing the total trajectory length of the calculation position in the area by the rectangular area surrounded by the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position is added.
  • the center of gravity balance ability level is expressed as a center of gravity balance ability value P below.
  • the total trajectory length rectangular area ratio index is also an index from 1 to 10 in which the entire range is divided into, for example, 10 stages and points are assigned to each range based on measurement data obtained by monitor evaluation performed in advance.
  • center-of-gravity balance ability may be evaluated for a general person by setting the total trajectory length rectangular area ratio index to a larger value as the total trajectory length rectangular area ratio increases.
  • the total trajectory length / rectangular area is the trajectory length per unit area, it is considered that it is mainly related to the reflection function that moves the center of gravity quickly and accurately.
  • the total trajectory length / rectangular area is thought to increase by performing balance training, and the center of gravity is constantly swaying, and when it is performed in a narrow range, it becomes high, and smooth and accurate movement and stillness are smooth.
  • the above-mentioned balance ability is particularly high in athletes who need to perform, especially ballet, gymnastics, judo and the like.
  • the total trajectory length rectangular area ratio index is weighted twice as much as the other indices, and the total trajectory length by balance training or the like / Rectangular area ratio can be changed more remarkably.
  • the basic concept differs between the outer peripheral area according to the background art and the rectangular area according to the present invention.
  • the outer peripheral areas 27 and 28 in the two states of FIG. 10A and FIG. Although exactly the same, the rectangular area 29 in FIG. 10A is smaller than the rectangular area 30 in FIG. 10B.
  • the index that has been widely used in the past that divides the total trajectory lengths 31 and 32 by the outer peripheral areas 27 and 28 has the same value in the two states.
  • the index of the present embodiment obtained by dividing the total trajectory lengths 31 and 32 by the rectangular areas 29 and 30 it is determined that the balance ability in FIG. 10A is higher than that in FIG. 10B. This is because the rectangular area 29 in FIG. 10A is smaller than the rectangular area 30 in FIG. 10B, and therefore the center of gravity movement is controlled within a narrower range in FIG. 10A, and the balance ability is comprehensive. This is because it can be judged to be expensive.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a determination method in the center-of-gravity balance determination apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the configuration of the center-of-gravity balance determination device 1 described above can also be used for the center-of-gravity balance determination device of the present embodiment, and it should be noted that only the determination method of the balance ability determination unit 25 of the calculation unit 23 is different. .
  • the balance ability determination unit 25 uses the coordinates of each center of gravity calculated at preset time intervals (each point in the center of gravity fluctuation locus 16) as the X coordinate and the Y coordinate.
  • the average barycentric position coordinate 33 is calculated by averaging each of the above. Then, the balance ability determination unit 25 calculates the total value of the deviation amount in the horizontal direction and the deviation amount in the front-rear direction of the average barycentric position coordinate from the center position (origin O) of the foot as the average barycentric position deviation amount.
  • the average barycentric position shift amount corresponds to an example of the barycentric position parameter.
  • the balance ability determination unit 25 calculates the average value of the deviation amount in the left-right direction and the average value of the deviation amount in the front-rear direction with respect to the coordinates of each center of gravity position, and the deviation in the left-right direction thus obtained is calculated. You may make it calculate the total value of the average value of quantity and the average value of deviation
  • shift amount is calculated.
  • the sum of the value obtained by normalizing the average value of the amount of deviation in the left and right direction by the width of the foot and the value obtained by normalizing the average value of the amount of deviation in the front and rear direction by the length of the foot is used as the average centroid position deviation amount. You may make it calculate.
  • a conversion table for converting the average center-of-gravity position shift amount into the average center-of-gravity position shift index, such as the number of points in the range, is created and stored in a storage unit such as a ROM in advance.
  • the center of gravity balance ability is considered to be higher as the average center-of-gravity position deviation amount becomes smaller, and the average center-of-gravity position deviation index tends to be set to a large value. It is possible to improve the evaluation accuracy of the center-of-gravity balance ability by creating a conversion table by adding a person who shows a tendency different from the normal tendency to the monitor evaluation.
  • the average centroid position deviation index is set to a larger value as the average centroid position deviation amount becomes smaller, so that the centroid balance ability is evaluated for general people. Also good.
  • the balance ability determination unit 25 calculates the center of gravity balance ability value P representing the ability level of the center of gravity balance using the following equation (3).
  • Center of gravity balance ability value P A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + C ⁇ average center-of-gravity position shift index + D ⁇ total trajectory length rectangular area ratio index + Z (3) That is, in the above-described formulas (1) and (2), the center-of-gravity position shift index obtained by indexing the first center-of-gravity position shift amount for starting the calculation of the center-of-gravity fluctuation parameter is used. Instead of the center-of-gravity position deviation index, an average center-of-gravity position deviation index is used.
  • the average center-of-gravity position deviation amount is the index that most directly represents the body bias, and the average center-of-gravity position deviation index, which is obtained by scoring the average center-of-gravity position deviation amount, indicates the tendency of the subject's body to be centroid-balanced. Since it can be reflected in the value P, the evaluation accuracy of the center of gravity balance ability is improved.
  • the center-of-gravity balance determination device is similar to the center-of-gravity balance determination device of the second embodiment, and should be noted that the balance ability determination unit of the calculation unit 23 25 represents the ability level of the center of gravity balance as follows.
  • Center of gravity balance ability value P M ⁇ (A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + D ⁇ total trajectory length rectangular area ratio index) + N ⁇ (C ⁇ center of gravity misalignment index) + Z (4) That is, based on a total value obtained by adding predetermined weights M and N to the center of gravity fluctuation parameter (total trajectory length index, rectangular area index, total trajectory length rectangular area ratio index) and the center of gravity position parameter (center of gravity position deviation index). The center of gravity balance ability value P is obtained.
  • N can increase the subject's motivation by expressing the center of gravity balance ability with a contribution rate of 20%.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an electrical configuration of the center-of-gravity balance determination apparatus 41 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the center-of-gravity balance determination device 41 is similar to the above-described center-of-gravity balance determination device 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the calculation unit 43 is provided with a center-of-gravity balance stable state determination unit 46, and the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 determines that the center-of-gravity balance is stable.
  • a trigger for starting measurement is given to the weight measuring unit 24, and a trigger for starting calculation of the center of gravity balance position is given to the balance ability determining unit 45.
  • the determination period of the center of gravity balance can be automatically set and evaluated in a short time, and the determination can be performed with good reproducibility and accuracy.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 starts a counting operation from the time when the subject puts his / her foot on the step platform 2, and when the predetermined time is counted, the center of gravity is counted. It is determined that the balance is in a stable state.
  • FIG. 13 is a graph showing the trajectory length variation for 50 msec over 10 seconds after obtaining the trajectory length every 50 msec immediately after the subject puts his / her foot on the platform 2. In FIG. 13, it is understood that the trajectory length is almost stable in about 5 seconds immediately after the subject puts his / her foot on the step platform 2.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 determines that the center of gravity has reached a stable state when a predetermined time, for example, a predetermined time, for example, about 5 seconds elapses immediately after the foot is placed. Then, a trigger is given with this time as the calculation start time t0, and the average center of gravity position and the center of gravity fluctuation parameter for a predetermined time, for example, up to 10 seconds are obtained by the balance ability determination unit 45, and the above equations (1) to (4) ) To determine the center-of-gravity balance ability. Thereby, reproducibility is improved even in repeated measurement, and the center-of-gravity balance ability can be determined more accurately.
  • a predetermined time for example, a predetermined time, for example, about 5 seconds elapses immediately after the foot is placed. Then, a trigger is given with this time as the calculation start time t0, and the average center of gravity position and the center of gravity fluctuation parameter for a predetermined time, for example, up to 10 seconds are obtained by
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 converges within a predetermined range in which the center-of-gravity movement distance per unit time from the time when the subject places his / her foot on the platform 2. It is determined that the center-of-gravity balance is in a stable state at a point in time when the above state continues for a predetermined number of times set in advance.
  • FIG. 14 is a graph showing the center-of-gravity position fluctuation in the front-rear direction for 10 seconds immediately after the subject puts his / her foot on the platform 2. As shown in FIG. 14, the position of the center of gravity is not determined for a while immediately after the subject puts his / her foot on the platform 2, and falls within a certain range as time passes.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 determines that, for each unit time, for example, the amount of difference from the one-sampling of the center-of-gravity position obtained at a preset predetermined sampling cycle is within a preset predetermined range. It is determined that the position of the center of gravity is in a stable state when it has converged continuously for a predetermined number of times set in advance, and a trigger is given with this time as the calculation start time t0. Then, the balance ability determining unit 45 obtains the average center-of-gravity position and the center-of-gravity sway parameter for a predetermined time, for example, up to 10 seconds, and uses any one of the above formulas (1) to (4). Let the balance ability be judged. Even in this case, reproducibility is improved even in repeated measurement, and the center-of-gravity balance ability can be determined more accurately.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit 46 converges the change in weight per unit time within a predetermined range from the time when the subject puts his / her foot on the platform 2.
  • FIG. 15 is a graph showing a change in body weight for 10 seconds immediately after the subject puts his / her foot on the platform 2.
  • the total load value that is, the weight is obtained, and the fluctuation is continuously performed a predetermined number of times within a predetermined level.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a determination method in the center-of-gravity balance determination apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the center-of-gravity balance determination apparatus according to the present embodiment can also use the configuration of the center-of-gravity balance determination apparatus 1 described above.
  • the balance ability determination unit 25 of the calculation unit 23 exercises from the center of gravity balance ability.
  • the ability level is determined.
  • the exercise ability is, for example, agility and endurance.
  • Agility is thought to be an ability related to the speed of adjusting muscle contraction and relaxation. That is, the high agility means that the speed for adjusting the contraction and relaxation of muscles is fast, and the high adjustment speed means that the speed for adjusting the balance of the center of gravity of the body is fast. Therefore, it means that the higher the agility, the center of gravity can be adjusted with a small shaking motion within a small area, and the total trajectory length / rectangular area becomes large.
  • the balance ability determination unit 25 determines that the subject's agility is higher and the agility level is higher as the total trajectory length / rectangular area is larger, and displays the determination result on the display unit 14.
  • Endurance is considered to be the ability to maintain muscle contraction and relaxation, but the center of gravity balance ability is used to determine the endurance level using the sustainability of the center of gravity after stabilization, that is, the change in total trajectory length / rectangular area.
  • the balance ability determination unit 25 determines that the endurance is higher and the endurance level is higher as the fluctuation with time of the total trajectory length / rectangular area after the sway of the center of gravity is stabilized, and the determination result is It is displayed on the display unit 14.
  • FIG. 16 shows the results of the present inventor performing a balance evaluation on 28 monitors and showing the agility level on the horizontal axis and the endurance level on the vertical axis.
  • the agility level is divided into 10 stages of the total trajectory length / rectangular area value for 5 seconds after the center of gravity stabilizes, and the larger the total trajectory length / rectangular area value, the higher the score (high agility). In this way, a score of 0 to 10 is assigned.
  • the endurance level is calculated by continuously calculating the total trajectory length / rectangular area for 1 second after stabilization 5 times, and dividing the coefficient of variation by dividing the standard deviation by the average value into 10 stages. A score of 0 to 10 is assigned so that the score is high (high endurance).
  • FIG. 17 is a plan view of a center-of-gravity balance determination device 51 according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a block diagram showing its electrical configuration.
  • the center-of-gravity balance determination device 51 is similar to the center-of-gravity balance determination device 1 described above, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the depressions 54a and 54b serve as current application electrodes as input electrodes, and the grip portions 64a on both the left and right sides of the operation panel 63.
  • 64b are voltage measuring electrodes that are output electrodes, and a voltage between the voltage measuring electrodes 64a, 64b is measured to a current source 55 that sends current from the current applying electrodes 54a, 54b to the subject's body.
  • a voltage detection unit 65 is provided, and the calculation unit 73 is further provided with a body composition component calculation unit 66 in addition to the weight measurement unit 24 and the balance ability determination unit 25.
  • the body composition component calculation unit 66 measures body impedance from the voltage between the voltage measurement electrodes 64a and 64b and the current passed from the current source 55, and the age and sex input in advance from the operation panel 63 as the body impedance. Using body basic information such as height, body composition components such as body fat percentage, lean mass and muscle mass are calculated and displayed on the display unit 14.
  • the method of using the center-of-gravity balance determination device 51 is the same as in FIG. 5 described above, and the subject turns on the power switch 11, removes the operation panel 63 from the step 2, and pulls out the cable wire 60. Subsequently, according to an input instruction of basic body information such as age, gender, height, and foot length displayed on the display unit 14, the information is input from the input unit 15 to measure the balance of the center of gravity and body composition. Is possible. Next, when both feet stand in the depressions 54a, 54b; 5a, 5b of the step platform 2, both hands are straightened and the operation panel 63 is gripped as shown in FIG.
  • an alternating current is generated from the current source 55 of the electronic circuit board 10 at a predetermined frequency.
  • a weak current is applied to the body from the sole of the subject via the current application electrodes 54a and 54b.
  • the voltage generated by the weak current is detected by the voltage detection unit 65 from the voltage measurement electrodes 64 a and 64 b provided on the operation panel 63 and is input to the body composition component calculation unit 66.
  • the body composition can be measured simultaneously with the weight and center of gravity balance ability, and the health condition can be known in more detail.
  • the center-of-gravity balance ability is represented by the primary expression of the center-of-gravity position and the center-of-gravity fluctuation parameter.
  • the calculation start timing for obtaining the center-of-gravity balance ability is set to the time when the center-of-gravity sway is in a stable state, the calculation start timing may be started in a transient state immediately after the subject puts his foot on the footrest 2 until the stable state is reached.
  • athletic ability characteristics may be further classified.
  • the center-of-gravity balance determination device predetermines outputs from the three or more load sensors installed on the back surface of the step and the load sensors in a state where the subject is mounted on the step.
  • a balance ability determination unit that determines the center of gravity balance ability, and the balance ability determination unit is based on the center of gravity fluctuation parameter obtained from the fluctuation of the calculation position over the predetermined period and the distribution of the calculation position over the predetermined period.
  • the center-of-gravity balance ability is determined based on the obtained center-of-gravity position parameter.
  • the balance capability determination part is a period which presets the output from each said load sensor in the state which mounts the test subject on the said step. Sampling is performed, the center of gravity balance position is calculated based on the result, and the center of gravity balance ability (the center of gravity balance is good or bad) of the subject is determined from the calculation position over a predetermined period.
  • the balance ability determination unit is configured to calculate the center of gravity balance ability based on the center of gravity fluctuation parameter obtained from the fluctuation of the calculation position over the predetermined period and the center of gravity position parameter obtained from the distribution of the calculation position over the predetermined period. Determine.
  • the center-of-gravity balance ability is influenced not only by the ability of sensory organs such as the half organs but also by the ability of movement such as muscle strength and joint flexibility. This is because, as a result of detailed examination of the relationship between various exercises and the center of gravity balance, the inventors of the present application said that improvement of muscle strength, joint flexibility, and posture by performing appropriate exercise for a predetermined period appears in the center of gravity balance index.
  • the center-of-gravity position parameter can be considered as an index reflecting body bias.
  • humans are thought to maintain balance while swinging even when standing upright, and the center-of-gravity fluctuation parameters such as total trajectory length and rectangular area reflect not only the body bias but also the athletic ability. It can be considered as an indicator.
  • the center-of-gravity balance ability can be determined with higher accuracy than the background technology, and body distortion and exercise ability can be easily checked (at home). it can.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is a total trajectory length of the calculation position within the predetermined period and a rectangular area surrounded by a maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position.
  • the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period is an ability to move the center of gravity within the predetermined period.
  • the maximum displacement within the predetermined period and the rectangular area that is a multiplication value in the front-rear direction and the left-right direction are the ability to keep the center of gravity within the range (rectangular area), compared with the outer peripheral area conventionally used
  • effects such as front / rear and left / right body distortion and muscle imbalance appear with high sensitivity.
  • the rectangular area is the maximum in the front-rear direction and the left-right direction. It is only necessary to multiply the displacement, and it can be easily obtained.
  • one of the center-of-gravity fluctuation parameters is a value obtained by dividing the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period by a rectangular area surrounded by the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position. .
  • the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period is an ability to move the center of gravity within the predetermined period.
  • the maximum displacement within the predetermined period and the rectangular area that is a multiplication value in the front-rear direction and the left-right direction are the ability to keep the center of gravity within the range (rectangular area), compared with the outer peripheral area conventionally used
  • effects such as front / rear and left / right body distortion and muscle imbalance appear with high sensitivity.
  • the value obtained by dividing the total trajectory length by the rectangular area is an index that expresses the amount of movement of the center of gravity per unit area, is constantly finely swaying the center of gravity, and becomes high when performing in a narrow range, In particular, there is a tendency for athletes whose balance ability is important, such as ballet, gymnastics, and judo, to be high. Further, in order to measure the outer peripheral area, it is necessary to perform image analysis and count the number of dots, which consumes a large memory, whereas the rectangular area is the maximum in the front-rear direction and the left-right direction. It is only necessary to multiply the displacement, and it can be easily obtained.
  • the center-of-gravity position parameter is a center-of-gravity position shift amount that is a sum of a shift amount in the left-right direction and a shift amount in the front-rear direction of the calculation position from a reference position set in advance on the platform.
  • the center-of-gravity position deviation amount is a total value of the deviation amount in the left-right direction and the deviation amount in the front-rear direction of the calculation position from the reference position, and is therefore an index reflecting the deviation of the body. Therefore, when the center-of-gravity position shift amount is used as the center-of-gravity position parameter, an element that cannot be evaluated by the center-of-gravity fluctuation parameter with respect to the balance of the body can be set as an evaluation target.
  • the center-of-gravity position parameter includes a deviation amount in the left-right direction and a deviation in the front-rear direction of an average center-of-gravity position, which is an average value of the calculation positions within the predetermined period, from a reference position preset on the step platform. It is preferable that the average center-of-gravity displacement amount is a sum of the amounts.
  • the average center-of-gravity position shift amount is an index that most directly represents the body bias and is suitable.
  • the balance ability determination unit calculates the center-of-gravity balance ability from a total value obtained by applying a predetermined weight to the center-of-gravity fluctuation parameter and the center-of-gravity position parameter.
  • the effect on each training can be accurately determined by changing the weight with respect to various trainings.
  • a center of gravity balance stable state determination unit that determines whether or not the center of gravity balance is stable from the output of each load sensor and causes the balance ability determination unit to calculate the center of gravity position when the balance is stable. Is preferred.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit is further provided, and the center-of-gravity balance stable state determination unit gives the calculation of the center-of-gravity balance position to the balance ability determination unit when the center-of-gravity balance is stabilized. .
  • the center-of-gravity balance determination period can be automatically set, and a period in which the balance is temporarily unstable immediately after the subject puts his / her foot on the platform is excluded from the center-of-gravity balance determination period. As a result, the accuracy of determining the center of gravity balance ability can be improved.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit determines that the center-of-gravity balance is in a stable state when a predetermined time has elapsed since the subject placed his / her foot on the platform.
  • the elapsed time starts counting from the time when the subject puts his / her foot on the platform, and when the predetermined time is counted, it is determined that the balance of the center of gravity is in a stable state. Can be easily determined.
  • the center-of-gravity balance stable state determination unit is configured to perform a predetermined number of times after the subject puts his or her foot on the platform, a state in which a change in the center-of-gravity movement distance or weight per unit time converges within a predetermined range. It is preferable to determine that the balance of the center of gravity is in a stable state.
  • the balance ability determination unit determines the athletic ability level using the center of gravity fluctuation parameter.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is a value obtained by dividing the total trajectory length by the rectangular area
  • the athletic ability level represents agility
  • the balance ability determination unit further includes the total trajectory length. It is preferable to determine that the agility of the subject is better as the value obtained by dividing by the rectangular area is larger.
  • the higher the agility the more the center of gravity can be adjusted with a small shaking movement within a small area, and the value obtained by dividing the total trajectory length by the rectangular area becomes larger. It can be determined that the greater the value divided by the rectangular area, the better the agility of the subject.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is a value obtained by dividing the total trajectory length by the rectangular area
  • the athletic ability level represents endurance
  • the balance ability determining unit further includes the total trajectory length. It may be determined that the endurance is higher as the variation with time of the value obtained by dividing by the rectangular area is smaller.
  • a weight calculation unit that obtains the weight of the subject from the sum of outputs of the load sensors, an input electrode and an output electrode, a current source that sends current from the input electrode to the subject's body, and a flow of the current It is preferable to further include a body composition component calculation unit that measures body impedance from the voltage between the output electrodes and calculates a body composition component from the body impedance.
  • the number of load sensors is four, and the balance ability determination unit is configured such that the distance in the X-axis direction from the origin to each load sensor in the X and Y coordinate systems is m, the distance in the Y-axis direction is L, and each load sensor is ,
  • the coordinates (x, y) of the calculation position are preferably calculated by the following equations (A) and (B).
  • the balance capacity determination unit uses the distance in the X-axis direction from the origin to each load sensor in the X and Y coordinate systems, the distance in the Y-axis direction, and the weight value detected by each load sensor. The coordinates of the calculation position can be calculated.
  • the center-of-gravity sway parameter is a total trajectory length of the calculation position within the predetermined period and a rectangular area surrounded by a maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position
  • the center-of-gravity position parameter is the step platform It is a center-of-gravity position deviation amount obtained by summing the deviation amount in the left-right direction and the deviation amount in the front-rear direction of the calculation position from a preset reference position on the top
  • the balance ability determination unit includes the total trajectory length
  • the total trajectory length index, the rectangular area index, and the centroid position deviation index are generated by converting the rectangular area and the centroid position deviation amount into points so that the value becomes larger as the centroid balance ability increases, and the following formula ( It is preferable to calculate a center-of-gravity balance ability value P expressed by quantifying the center-of-gravity balance ability using 1).
  • Center of gravity balance ability value P A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + C ⁇ center of gravity misalignment index + Z (1)
  • A, B, and C are coefficients representing the weight of each index, and Z is an arbitrary constant.
  • the center-of-gravity balance ability can be expressed numerically as the center-of-gravity balance ability value P based on the total trajectory length, the rectangular area, and the center-of-gravity position deviation amount. It becomes possible to evaluate.
  • coefficients A, B, and C according to the purpose of the center of gravity balance ability evaluation, the weight of the total trajectory length index, the rectangular area index, and the center of gravity position deviation index is changed, and the center of gravity balance ability value P is set. Since it can be calculated, it becomes easy to calculate the center-of-gravity balance ability value P according to the evaluation purpose.
  • the balance ability determination unit sets the total trajectory length index, the rectangular area index, and the centroid position deviation index to larger values as the total trajectory length, the rectangular area, and the centroid position deviation amount become smaller. It is preferable to do.
  • the center of gravity balance ability is better as the total trajectory length, rectangular area, and center of gravity displacement amount are smaller.
  • Appropriate for people with general balance ability by setting the total trajectory length index, rectangular area index, and centroid position deviation index to large values as the total trajectory length, rectangular area, and centroid position deviation amount become smaller It is easy to calculate the center-of-gravity balance ability value P.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is obtained by dividing the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period, the rectangular area surrounded by the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position, and the total trajectory length divided by the rectangular area.
  • the total trajectory length rectangular area ratio, and the barycentric position parameter is obtained by summing the horizontal shift amount and the front-rear shift amount of the calculation position from a reference position set in advance on the platform.
  • the balance ability determination unit scores each of the total trajectory length, the rectangular area, the center-of-gravity position shift amount, and the total trajectory position rectangular area ratio so that the value increases as the person having higher center-of-gravity balance ability.
  • Center of gravity balance ability value P A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + C ⁇ center of gravity misalignment index + D ⁇ total trajectory length rectangular area ratio index + Z (2)
  • A, B, C, and D are coefficients representing the weight of each index, and Z is an arbitrary constant.
  • the center of gravity balance ability can be expressed numerically as the center of gravity balance ability value P based on the total locus length, rectangular area, center of gravity position deviation amount, and total locus length rectangular area ratio. Capability can be evaluated quantitatively. Also, by setting the coefficients A, B, C, and D as appropriate according to the purpose of evaluating the center of gravity balance ability, the total trajectory length index, the rectangular area index, the center of gravity position deviation index, and the total trajectory length rectangular area ratio can be weighted. Since the center-of-gravity balance ability value P can be calculated by changing, it becomes easy to calculate the center-of-gravity balance ability value P according to the evaluation purpose.
  • the balance ability determination unit sets the total trajectory length index, the rectangular area index, and the centroid position deviation index to larger values as the total trajectory length, the rectangular area, and the centroid position deviation amount become smaller.
  • the total trajectory length rectangular area ratio index is preferably set to a larger value as the total trajectory length rectangular area ratio increases.
  • the total trajectory length, the rectangular area, and the center-of-gravity position deviation amount are small, and it is considered that the larger the total trajectory length rectangular area ratio is, the better the center of gravity balance ability is.
  • the total trajectory length index, the rectangular area index, and the centroid position deviation index are set to larger values as the area and the center-of-gravity position deviation amount decrease, and the total trajectory length rectangular area ratio index increases as the total trajectory length rectangular area ratio increases.
  • the center-of-gravity fluctuation parameter is obtained by dividing the total trajectory length of the calculation position within the predetermined period, the rectangular area surrounded by the maximum displacement in the front-rear direction and the left-right direction of the calculation position, and the total trajectory length divided by the rectangular area.
  • the total trajectory length is a rectangular area ratio
  • the centroid position parameter is obtained from a reference position preset on the platform of an average centroid position obtained by averaging coordinates of each calculation position calculated within the predetermined period.
  • the average centroid position deviation amount obtained by summing the left and right direction deviation amounts and the front and rear direction deviation amounts, and the balance ability determination unit includes the total trajectory length, the rectangular area, the average centroid position deviation amount, and the total trajectory.
  • the long-rectangular area ratio is scored so that the value of the person with higher center-of-gravity balance capacity increases, and the total trajectory length index, rectangular area index, average center-of-gravity position shift amount, and total trajectory length rectangular area ratio index Produced, it is preferable to calculate the gravity center balance capability value P representing by digitizing the ability to balance the center of gravity by using the equation (3) below.
  • Center of gravity balance ability value P A ⁇ total trajectory length index + B ⁇ rectangular area index + C ⁇ average center-of-gravity position shift index + D ⁇ total trajectory length rectangular area ratio index + Z (3)
  • A, B, C, and D are coefficients representing the weight of each index, and Z is an arbitrary constant.
  • the center of gravity balance ability can be expressed as the center of gravity balance ability value P based on the total locus length, the rectangular area, the average center-of-gravity positional deviation amount, and the total locus length rectangular area ratio. It becomes possible to quantitatively evaluate the balance ability.
  • the coefficients A, B, C, and D are weighted.
  • the center-of-gravity balance ability value P can be calculated by changing the above, so that it becomes easy to calculate the center-of-gravity balance ability value P according to the evaluation purpose.
  • the balance ability determination unit increases the total trajectory length index, the rectangular area index, and the average centroid position deviation index as the total trajectory length, the rectangular area, and the average centroid position deviation amount become smaller. It is preferable to set the total trajectory length rectangular area ratio index to a larger value as the total trajectory length rectangular area ratio increases.

Abstract

　踏み台の裏面に３つ以上の荷重センサ７が設置され、演算部２３が、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での各荷重センサ７からの出力を所定周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定する重心バランス判定装置１において、バランス能力判定部２５が、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータ（総軌跡長および矩形面積）と、重心位置パラメータ（重心位置ずれ）とに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。したがって、２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を正確に判定することができ、身体のゆがみや運動能力を簡単にチェックすることができる。

Description

重心バランス判定装置
　本発明は、重心動揺指標を用いて重心バランスを判定するための装置に関する。
　従来から、重心動揺指標を用いて、めまいや平衡機能障害等の検査が行われている。一般にそのような検査を行うものとして重心動揺計があり、従来の重心動揺計については、たとえば特許文献１および特許文献２に記載されている。
　特許文献１では、踏み台の裏面に３つの荷重センサを設置し、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサの出力から重心位置を求め、重心動揺パラメータであるその重心位置の所定期間に亘る総軌跡長と、前記軌跡の最外周線によって区画された図形の面積（外周面積）との比を求めることで、前記平衡機能障害の病態の評価に役立てることが示されている。
　また、特許文献２では、重心動揺計とあるものの、重心位置パラメータである平均重心位置を求めて、矯正の元データとしている。
　重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。そして、前記特許文献２の重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、前記特許文献１の総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。しかしながら、これら２つのパラメータを個別に用いても、特に前記運動能力による影響が考慮されず、前記重心バランス能力を正確に判定することができないという問題がある。
特許第２７６０４７１号公報 特許第２７６０４７２号公報
　本発明の目的は、重心バランス能力を背景技術よりも精度よく判定することができる重心バランス判定装置を提供することである。
　本発明の一局面に従う重心バランス判定装置は、踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。
　前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。
　したがって、これら２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を背景技術よりも精度良く判定することができ、身体のゆがみや運動能力を（家庭内で）簡単にチェックすることができる。また、生活習慣病の自己管理において日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。
本発明の実施の第１の形態に係る重心バランス判定装置の平面図である。 前記重心バランス判定装置の底面図である。 前記重心バランス判定装置の縦断面図である。 前記重心バランス判定装置における脚部の拡大断面図である。 前記重心バランス判定装置の使用方法を説明するための図である。 重心動揺軌跡の一例を示すグラフである。 前記重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。 前記重心バランス判定装置におけるバランス能力の判定動作を説明するためのフローチャートである。 重心位置ずれの求め方を説明するためのグラフである。 本発明の実施の第２の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための重心動揺軌跡のグラフである。 本発明の実施の第３の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための平均重心位置のグラフである。 本発明の実施の第５の形態に係る重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。 前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第１の態様を説明するための軌跡長変動を示すグラフである。 前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第２の態様を説明するための前後方向の重心位置変動を示すグラフである。 前記図１２で示す重心バランス判定装置における重心バランスの安定を判定する方法の第３の態様を説明するための体重変動を示すグラフである。 本発明の実施の第６の形態に係る重心バランス判定装置における運動能力の判定方法を示す敏捷性と持久力とのグラフである。 本発明の実施の第７の形態に係る重心バランス判定装置の平面図である。 図１７で示す重心バランス判定装置の電気的構成を示すブロック図である。 重心位置（演算位置）の算出方法の一例を説明するための説明図である。
　［実施の形態１］
　図１は本発明の実施の第１の形態に係る重心バランス判定装置１の平面図であり、図２はその底面図であり、図３はその縦断面図である。本実施の形態に係る重心バランス判定装置１は、体重を計測する体重計の１機能として設けられるものである。したがって、外観形状は従来の体重計と類似している。重心バランス判定装置１の踏み台２の裏面には、３つ以上の脚部（図１～図３では参照符号８ａ～８ｄで示す４つ、総称するときは、以下参照符号８で示す）が設置され、踏み台２の上面には足を合わせる左右の足型３ａ，３ｂが設けられている。
　足型３ａ，３ｂには足を合わせ易くするための窪み４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂが設けられている。前記踏み台２の上面にはまた、着脱可能に、ケーブル線を介して接続される操作パネル１３が埋込まれており、該操作パネル１３は前記ケーブル線がリールに巻取られた状態で固定されている。前記踏み台２内には、電子回路基板１０が内蔵されている。さらに、前記踏み台２の前面には電源スイッチ１１が、底面には電池ボックス９がそれぞれ設けられている。
　図４は、前記脚部８の拡大断面図である。前記各脚部８ａ～８ｄは円柱形に形成され、その内部には荷重受け６ａ～６ｄ（総称するときは、以下参照符号６で示す）および荷重センサ７ａ～７ｄ（総称するときは、以下参照符号７で示す）がそれぞれ埋込まれている。前記荷重受け６は、たとえば硬い金属が半球状に加工され、その半割れ部分が荷重センサ７の上面に固着され、頂点部分が踏み台２の底面に点接触しており、上（踏み台２）からの垂直荷重が水平方向へ逃げず、荷重センサ７に伝達する構造になっている。
　上述のように構成される重心バランス判定装置１において、被験者は電源スイッチ１１を入れ、操作パネル１３を引出し、表示部１４に表示される年齢、性別、身長、足の長さなどの身体基本情報を、入力指示に従い、入力部１５から入力することで、重心バランスの測定が可能になる。次に、被験者が、踏み台２の窪み４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂに両足を合わせて立ち、図５に示すように両手をまっすぐに伸ばし、操作パネル１３を把持すると、前記電子回路基板１０では、被験者がその姿勢を保持している予め設定された所定の期間内で重心位置（演算位置）が演算され、図６に示すような重心動揺軌跡１６が得られる。
　図１９は、重心位置（演算位置）の算出方法の一例を説明するための説明図である。図１９において、原点０から荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬとする。被験者の荷重Ｗの重心が（ｘ，ｙ）であるとし、荷重センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがＭａ（ｋｇ），Ｍｂ（ｋｇ），Ｍｃ（ｋｇ），Ｍｄ（ｋｇ）の荷重をそれぞれ検出したとすると、原点０を中心にＸ軸方向のモーメントが釣り合う位置すなわち重心位置（演算位置）のＸ座標は、下記の式（Ａ）によって表される。
　ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ－Ｍａ－Ｍｃ）｝／Ｗ　　・・・（Ａ）
そして、原点０を中心にＹ軸方向のモーメントが釣り合う位置すなわち重心位置（演算位置）のＹ座標は、下記の式（Ｂ）によって表される。
　ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ－Ｍｃ－Ｍｄ）｝／Ｗ　　・・・（Ｂ）
　ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
　したがって、式（Ａ）、（Ｂ）を用いて、荷重センサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで検出された重量値と、各センサー間の距離とから重心の座標位置（ｘ，ｙ）が算出できる。
　このようにして所定期間、重心位置（演算位置）の座標を予め設定された時間間隔で繰り返し算出し、得られた重心位置（演算位置）の座標を順次線でつなぐと、図６に示すような重心動揺軌跡１６が得られる。
　この重心動揺軌跡１６から、以下に示すようにして、重心位置（演算位置）の移動量（重心動揺軌跡１６の長さ）を表す総軌跡長１７、左右方向の最大変位（Ｘ座標の最大値と最小値との差）、および前後方向の最大変位（Ｙ座標の最大値と最小値との差）、及びそれらの最大変位で囲まれる矩形の面積である矩形面積１８などが演算される。そしてその重心動揺パラメータに、さらに前記重心位置（演算位置）の足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置のずれ量を組合わせ、また被験者の身体基本情報に応じて所定の補正係数がかけられて、重心バランスの良否（能力）が判定される。そして、表示部１４に体重と共に、例えばバランス能力が低い、標準、高いといった評価や点数が表示される。
　ここで、総軌跡長１７及び矩形面積１８が、重心動揺パラメータの一例に相当している。また、重心位置（演算位置）の足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置（演算位置）のずれ量が、重心位置パラメータの一例に相当している。また、足形の中央位置（原点Ｏ）が、踏み台上の基準位置として予め設定されている。
　図７は、上述のように構成される重心バランス判定装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記各荷重センサ７では、適宜ゼロ点調整が行われる。そして、各荷重センサ７で検出された重量を示す信号が、図示しないアンプなどで適宜増幅された後、ＡＤ変換部２１で所定のサンプリング周期毎にＡＤ変換されることで、各荷重センサ７で検出された重量を示すデータが、記憶部２２のＲＡＭなどから成る領域に記憶されてゆく。一方、前記入力部１５から入力された被験者の身体基本情報は、前記記憶部２２の不揮発性の領域に記憶（登録）されている。
　演算部２３は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read　Only　Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）と、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、演算部２３は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、体重計測部２４（体重演算部）およびバランス能力判定部２５として機能する。
　体重計測部２４は、記憶部２２から、サンプリング周期毎の各荷重センサ７ａ～７ｄの検出結果を読出し、そのサンプリング毎の検出値の合計値の変動を求め、変動が予め設定された所定値以内に収まった時点での当該合計値を体重として判定する。
　一方、演算手段であるバランス能力判定部２５は、各荷重センサ７間の距離に基づき、重心位置座標をサンプリング毎に求める。なお、ここで求められる座標は、厳密には重心位置ではなく、足圧中心ＣＯＰ（Center　of　Position）であるが、静的状態では重心位置と足圧中心とはほぼ一致するとみなせるので、ここでは重心位置と表記する。バランス能力判定部２５は、重心位置パラメータである足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置のずれ量及び重心動揺パラメータを用いてさらに演算を行い、バランス能力を判定し、表示部１４に表示させる。
　図８は、上述のバランス能力の判定動作を説明するためのフローチャートである。被験者は、ステップＳ１で先ず電源を入れ、ステップＳ２で、年齢、性別、身長、足の長さを入力する。ステップＳ３では、被験者が踏み台２に載った直後から（前記ゼロ点調整された荷重センサ７の出力に変動が生じた時点から）、各荷重センサ７の出力のサンプリングが予め設定された所定の周期で行われ、ステップＳ４では、前記体重計測部２４で、得られた各荷重センサ７の検出結果の合計値によって体重が確定され、表示部１４に結果が表示される。
　ステップＳ５では、ステップＳ３での各荷重センサ７の検出結果から重心位置座標が逐次算出され、測定開始後の予め設定された所定期間に亘る重心位置座標が抽出される。ステップＳ６では、重心位置座標を用いて重心位置パラメータを演算し、さらに足形の中央位置（原点Ｏ）からの重心位置座標のずれ量と複数の重心動揺パラメータとを組合わせて用いることで、バランス能力レベルが判定され、ステップＳ７で結果が表示される。
　ここで、バランス能力レベルを判定するために複数のバランス指標（パラメータ）を用いる理由は以下のとおりである。先ず、重心位置は、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、総軌跡長は重心の移動量を表し、矩形面積は重心の広がり度合いを表す。矩形面積は主に下肢筋力に関与すると考えられるので、筋力を鍛えることで面積は減少すると考えられる。
　また、高齢者は若年者に比べて、総軌跡長は長く、矩形面積は大きいと一般に考えられている。しかしながら、総軌跡長に関しては、バランス訓練を行うことによっても長くなる場合があり、高いスキルを持つダンサーでは安静立位時に重心の動きが増加することが報告されている。したがって、単に総軌跡長、矩形面積がともに小さいほどバランス能力が高いとは言い切れず、単独ではバランス能力を正確に判断できない。
　以上の理由で、総軌跡長および矩形面積はバランス能力をそれぞれ異なる側面で捉えた指標であることから、単独で用いるより、重心動揺パラメータとしてこれらを組合わせて判断することで、さまざまな要素が関与する重心バランス能力がより正確に分る。
　そこで、本実施の形態では、重心バランスの能力レベルを以下の重心バランス能力値Ｐのように表す。
　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ　　・・・（１）
　ただし、前記総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数は、例えば後述するモニタ評価による計測データに基づき、全体範囲をたとえば１０段階に分割し、各範囲に点数を割り当てた１から１０までの指数である。
　モニタ評価では、例えば、重心バランス能力が高いと考えられる人（例えばダンサー）と、重心バランス能力が標準的であると考えられる人（例えば２０歳～４０歳の会社員）と、重心バランス能力が低いと考えられる人（例えば６５歳以上の高齢者）とについて、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置の左右方向ずれと前後方向ずれとの合計である重心位置ずれ量とを、実験的に算出する。
　そして、このようなモニタ評価で得られた総軌跡長、矩形面積、及び重心位置から、それぞれ重心バランス能力が高いと考えられる人ほど、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量から大きな値の総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数が得られるように、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量を、測定結果がそれぞれ幾らから幾らの範囲では何点の指数というように総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の各指数に変換する変換テーブルを作成し、予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。
　この場合、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が高いと考えられ、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数がそれぞれ大きな値に設定される傾向となるが、例えばダンサーのように一般的な傾向とは異なる傾向を示す人をモニタ評価に加えて変換テーブルを作成することで、重心バランス能力の評価精度を向上することが可能となる。
　なお、例外的な事例を除外して、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。
　そして、バランス能力判定部２５は、この変換テーブルを用いて、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量を、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の各指数に変換し、式（１）を用いて重心バランス能力値Ｐを算出する。
　また、Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれの指数にかかる係数であり、たとえばすべて１０とすると、各バランス指標を均等に重み付けしたことになる。
　さらにまた、重心位置ずれ量は、重心動揺パラメータの演算を開始するときの最初の重心位置のずれ量である。図９に示すように、左右方向のずれ量を、左右の足型３ａ，３ｂ方向の中央位置からのずれ量とし、前後方向のずれ量を、前記足型３ａ，３ｂの長さ方向の中央位置からのずれ量として、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量との合計を重心位置ずれ量として算出し、さらにこの重心位置ずれ量を、変換テーブルを用いて重心位置ずれ指数に変換する。
　なお、左右方向のずれ量を足の幅で正規化した値と、前後方向のずれ量を足の長さで正規化した値との合計を、重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。
　この重心動揺パラメータの演算を開始するときの最初の重心位置が、重心位置パラメータの一例に相当している。また、図９における左右方向の中央と前後方向の中央との交わる点が、図１９における原点Ｏに相当している。
　ここで、係数Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ１０，２０，１０とすれば、矩形面積指数は他の指数の２倍の重み付けとなり、たとえば筋力トレーニングなどによる矩形面積の変化をより顕著に現すことができる。また、Ｚは年齢、性別その他の因子による定数項である。そして、前記バランス能力判定部２５は、得られた総軌跡長、矩形面積、重心位置ずれ、および年齢の各パラメータから、前記記憶部２２のテーブルを参照し、得られた指数に上記式（１）の計算を行い、重心バランス能力値Ｐを総合的なバランス能力レベルの点数として、前記表示部１４に表示する。
　あるいは、例えばα＞βの関係を有する第１閾値αと、第２閾値βとを予め設定しておき、バランス能力判定部２５は、重心バランス能力値Ｐの値が、第１閾値αを超える場合バランス能力が高いと判定し、第１閾値α以下、かつ第２閾値β以上の場合バランス能力が標準的と判定し、第２閾値βに満たない場合バランス能力が低いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示するようにしてもよい。
　これにより、バランス能力判定部２５は、重心バランス能力値Ｐが大きいほど、被験者の重心バランス能力が高いと判定する。
　例えば、重心バランス能力が高いと考えられる人（例えばダンサー）と、重心バランス能力が標準的であると考えられる人（例えば２０歳～４０歳の会社員）とについて実験的に重心バランス能力値Ｐを算出し、重心バランス能力が高いと考えられる人の重心バランス能力値Ｐと、重心バランス能力が標準的であると考えられる人の重心バランス能力値Ｐとの間の中央の値を第１閾値αとして用いることができる。
　また、例えば、重心バランス能力が標準的であると考えられる人と、重心バランス能力が低いと考えられる人（例えば６５歳以上の高齢者）とについて実験的に重心バランス能力値Ｐを算出し、重心バランス能力が標準的と考えられる人の重心バランス能力値Ｐと、重心バランス能力が低いと考えられる人の重心バランス能力値Ｐとの間の中央の値を第２閾値βとして用いることができる。
　以上のように、本実施の形態の重心バランス判定装置１では、踏み台２の裏面に３つ以上の荷重センサ７が設置され、演算部２３が、前記踏み台２上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサ７からの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定するにあたって、バランス能力判定部２５が、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータ（総軌跡長および矩形面積）と、前記所定期間に亘る演算位置の分布（本実施の形態では、重心動揺パラメータの演算を開始する最初の重心位置のずれ量）から求められる重心位置パラメータ（重心位置ずれ）とに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。
　ここで、前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。
　そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。しかしながら、その偏りがあれば、バランスを保つためにより多くの内部エネルギーを消耗する。そのため重心位置パラメータである前後方向および左右方向のずれ量は、重心バランス能力を表す一指標となる。
　一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。
　したがって、前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータの２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を正確に判定することができ、身体のゆがみや運動能力を簡単にチェックすることができる。ところで、健常者においても、近年、生活習慣病や運動不足による足腰の脆弱化が重心バランスの安定性に影響を及ぼしていると考えられている。重心バランスの安定性は、腹筋、背筋、下肢にあるひふく筋、ヒラメ筋などの筋力、股関節、膝関節、足関節の柔軟性などが関与する。また、姿勢（アライメント）も重心バランスに関与する。身体にゆがみが生じると重心バランスの安定性は低下する。
　しかしながらこれまでは、筋力、柔軟性、姿勢などの計測は専用の機器や画像診断などを用いて行われていた。そのため家庭内で間単に計測することは困難であった。しかしながら、本実施の形態の重心バランス判定装置１を用いることで、身体のゆがみや運動能力を家庭内で簡単にチェックすることができる。また、前記生活習慣病の自己管理において、日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。
　また、前記重心動揺パラメータを、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とすることで、前記総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動させられる能力である一方、前記矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れるので、複数の重心バランス指標を組合わせて、総合的なバランス能力レベルを表すことが可能となる。
　また、従来から用いられる外周面積は、それを測定するには、重心の移動軌跡の外周線を画像で描き、画像解析をして、外周線で囲まれたエリアの画像のドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけで算出できるので、容易に求めることができる。
　［実施の形態２］
　図１０は本発明の実施の第２の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置には、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、前記演算部２３のバランス能力判定部２５の判定にあたって、前記重心動揺パラメータに、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値の指標が加えられていることである。具体的には、重心バランスの能力レベルを以下の重心バランス能力値Ｐのように表す。
　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（２）
　ただし、Ｄは係数である。また、総軌跡長矩形面積比指数も、予め実施したモニタ評価による計測データに基づき、全体範囲をたとえば１０段階に分割し、各範囲に点数を割り当てた１から１０までの指数である。
　なお、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。
　前記総軌跡長／矩形面積は、単位面積当りの軌跡長であることから、重心移動を素早く、正確に行う反射機能に主に関係すると考えられる。つまりバランス訓練を行うことにより総軌跡長／矩形面積は増加すると考えられ、絶えず細かい重心の揺れを行っており、しかも狭い範囲で行っている場合に高くなり、素早く正確な動きと静止とをスムースに行う必要がある、特にバレエ、体操、柔道など、前記バランス能力が重要なスポーツ選手で高く出る傾向がある。したがって、たとえば係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、それぞれ１０，１０，１０，２０とすれば、総軌跡長矩形面積比指数は他の指数の２倍の重み付けとなり、バランス訓練などによる総軌跡長／矩形面積比の変化をより顕著に現すことができる。
　詳しくは、背景技術に係る外周面積と本発明に係る矩形面積とでは基本概念が異なり、たとえば図１０に示す重心動揺軌跡において、図１０Ａ，図１０Ｂの２つの状態での外周面積２７，２８はまったく同じであるが、図１０Ａにおける矩形面積２９の方が図１０Ｂにおける矩形面積３０に比べて小さい。
　簡単のため、総軌跡長３１，３２もまったく同じとすると、総軌跡長３１，３２を外周面積２７，２８で割る従来から広く用いられている指標では、２つの状態ではまったく同じ値になる。これに対して、総軌跡長３１，３２を矩形面積２９，３０で割った本実施の形態の指標では、図１０Ａの方が図１０Ｂに比べてバランス能力が高いと判断される。これは、図１０Ａにおける矩形面積２９の方が図１０Ｂにおける矩形面積３０に比べて小さいことから、図１０Ａの方が狭い範囲内で重心移動を制御していることになり、バランス能力が総合的には高いと判断し得るためである。
　したがって、この指標を用いることで、バランス能力を、簡単かつ的確に判定することができる。
　［実施の形態３］
　図１１は本発明の実施の第３の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置にも、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５の判定方法が異なるだけである。
　具体的には、バランス能力判定部２５は、例えば図１１に示すように、予め設定された時間間隔で算出した各重心位置の座標（重心動揺軌跡１６における各点）を、Ｘ座標とＹ座標とでそれぞれ平均して平均重心位置座標３３を算出する。そして、バランス能力判定部２５は、足形の中央位置（原点Ｏ）からの平均重心位置座標の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量との合計値を平均重心位置ずれ量として算出する。この場合、平均重心位置ずれ量が重心位置パラメータの一例に相当している。
　なお、バランス能力判定部２５は、各重心位置の座標について、左右方向のずれ量の平均値と、前後方向のずれ量の平均値とを算出し、このようにして得られた左右方向のずれ量の平均値と前後方向のずれ量の平均値との合計値を平均重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。
　また、左右方向のずれ量の平均値を足の幅で正規化した値と、前後方向のずれ量の平均値を足の長さで正規化した値との合計を、平均重心位置ずれ量として算出するようにしてもよい。
　また、上述のモニタ評価と同様にして、重心バランス能力が高いと考えられる人ほど、平均重心位置ずれ量から大きな値の平均重心位置ずれ指数が得られるように、測定結果がそれぞれ幾らから幾らの範囲では何点の指数というように、平均重心位置ずれ量を平均重心位置ずれ指数に変換する変換テーブルを作成し、予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。
　この場合、一般的な傾向としては平均重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が高いと考えられ、平均重心位置ずれ指数が大きな値に設定される傾向となるが、例えばダンサーのように一般的な傾向とは異なる傾向を示す人をモニタ評価に加えて変換テーブルを作成することで、重心バランス能力の評価精度を向上することが可能となる。
　なお、例外的な事例を除外して、平均重心位置ずれ量が小さくなるほど平均重心位置ずれ指数を大きな値に設定することで、一般的な人を対象として重心バランス能力の評価を行うようにしてもよい。
　そして、バランス能力判定部２５は、重心バランスの能力レベルを表す重心バランス能力値Ｐを下記の式（３）を用いて算出する。
　　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（３）
　すなわち、前記式（１）、（２）では、重心動揺パラメータの演算を開始する最初の重心位置のずれ量を指数化した重心位置ずれ指数が用いられたのに対して、本実施の形態では、このような重心位置ずれ指数の代わりに、平均重心位置ずれ指数を用いる。
　平均重心位置ずれ量は、身体の偏りを最も端的に表した指標であり、この平均重心位置ずれ量を点数化した平均重心位置ずれ指数を用いると、被験者の身体のゆがみの傾向を重心バランス能力値Ｐに反映することができるので、重心バランス能力の評価精度が向上する。
　［実施の形態４］
　続いて、本発明の実施の第４の形態に係る重心バランス判定装置では、前記第２の実施の形態の重心バランス判定装置に類似し、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５は、重心バランスの能力レベルを以下のように表すことである。
　　重心バランス能力値Ｐ＝Ｍ×（Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数）＋Ｎ×（Ｃ×重心位置ずれ指数）＋Ｚ　　・・・（４）
　すなわち、前記重心動揺パラメータ（総軌跡長指数、矩形面積指数、総軌跡長矩形面積比指数）と、重心位置パラメータ（重心位置ずれ指数）とに所定の重みＭ，Ｎを付けた合計値から前記重心バランス能力値Ｐを求めることである。
　詳しくは、筋力トレーニング中などでは、総軌跡長、矩形面積、総軌跡長／矩形面積などの重心動揺パラメータにトレーニングの効果がより明確に現れるので、このような場合には、たとえばＭを８０％、Ｎを２０％の寄与率で重心バランス能力を現す方が、被験者のモチベーションを高めることができる。
　一方、ヨガやストレッチなどによる身体のゆがみを矯正するトレーニングでは、重心位置ずれの改善効果がより明確に現れるので、このような場合には、たとえばＭを２０％、Ｎを８０％の寄与率で重心バランス能力を現す方が、被験者のモチベーションを高めることができる。このようにトレーニングの種類によって重心バランス能力の評価方法を変えることで、適切なトレーニングが行われているか否かを精度良く判断することができる。
　［実施の形態５］
　図１２は本発明の実施の第５の形態に係る重心バランス判定装置４１の電気的構成を示すブロック図である。この重心バランス判定装置４１は、前述の重心バランス判定装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この重心バランス判定装置４１では、演算部４３に、重心バランス安定状態判定部４６が設けられており、この重心バランス安定状態判定部４６は、重心バランスが安定したと判定した時点で、前記体重計測部２４に測定開始のトリガを、バランス能力判定部４５に前記重心バランス位置の演算開始のトリガを与えることである。
　この点、従来の重心動揺計においては、被験者が立位姿勢を取ってからどの時点で計測を開始するか明確に定義されていなかった。このため、測定期間は測定者の主観によって曖昧に定められ、３０～６０秒も要していた。これに対して、本実施の形態では、重心バランスの判定期間を自動的に設定し、短時間で評価することができるとともに、再現性が良く、正確な判定を行うことができる。
　具体的には、先ず第１の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点からカウント動作を開始し、予め設定された所定時間カウントすると重心バランスが安定状態であると判定する。図１３は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から５０ｍｓｅｃ毎に軌跡長を求め、１０秒間に亘るその５０ｍｓｅｃ間の軌跡長の変動を示すグラフである。この図１３では、被験者が踏み台２に足を載せた直後から約５秒で軌跡長がほぼ安定していることが理解される。このため、前記重心バランス安定状態判定部４６は、足を載せた直後から予め設定された所定の時間、たとえば所定の時間、たとえば前記５秒程度経過した時点で重心が安定状態に到達したと判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０としてトリガを与え、そこから所定の時間、たとえば１０秒までにおける平均重心位置および重心動揺パラメータをバランス能力判定部４５によって求めさせ、前記式（１）～（４）のいずれかを用いて重心バランス能力を判定させる。これによって、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。
　次に、第２の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離が予め設定された所定範囲内に収束した状態が予め設定された所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する。図１４は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から１０秒間の前後方向の重心位置変動を示すグラフである。この図１４で示すように、被験者が踏み台２に足を載せた直後からしばらくの間は重心位置が定まらず、時間の経過とともに一定範囲に収まる。
　前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記単位時間毎に、たとえば予め設定された所定のサンプリング周期毎に得られる重心位置の１サンプリング前との差分量が、予め設定された所定の範囲内に予め設定された所定回数連続して収束した時点で重心位置が安定状態になったと判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０としてトリガを与える。そして、そこから予め設定された所定の時間、たとえば１０秒までにおける平均重心位置および重心動揺パラメータをバランス能力判定部４５によって求めさせ、前記式（１）～（４）のいずれかを用いて重心バランス能力を判定させる。このようにしてもまた、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。
　同様に第３の態様では、前記重心バランス安定状態判定部４６は、前記被験者が前記踏み台２に足を載せた時点から、単位時間当りの体重の変化が予め設定された所定範囲内に収束した状態が予め設定された所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する。図１５は、前記被験者が踏み台２に足を載せた直後から１０秒間の体重変動を示すグラフである。この図１５で示すように、被験者が踏み台２に足を載せた直後から荷重値の合計、すなわち前記体重を求め、その変動が予め設定された一定レベル以内に予め設定された所定回数連続して含まれた時点で重心バランスが安定した判定し、この時刻を演算開始時刻ｔ０とする。このようにしてもまた、繰返し測定においても再現性が良くなり、より正確に重心バランス能力を判定することができる。
　［実施の形態６］
　図１６は、本発明の実施の第６の形態に係る重心バランス判定装置における判定方法を説明するための図である。本実施の形態の重心バランス判定装置にも、前述の重心バランス判定装置１の構成を用いることができ、注目すべきは、前記演算部２３のバランス能力判定部２５が、前記重心バランス能力から運動能力レベルを判定することである。ここで、運動能力は、たとえば敏捷性および持久力である。
　敏捷性は筋肉の収縮、弛緩を調整する速度に関係する能力と考えられる。すなわち、敏捷性が高いことは筋肉の収縮、弛緩を調整する速度が速いということであり、調整速度が速いということは身体の重心バランスを調整する速度が速いということである。従って、敏捷性が高いほど小さな面積内で細かい揺れ動きで重心調整できることを意味し、総軌跡長／矩形面積が大きくなる。
　そこで、バランス能力判定部２５は、総軌跡長／矩形面積が大きいほど、被験者の俊敏性が優れ、敏捷性レベルが高いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示する。
　また、持久力は筋肉の収縮、弛緩の状態を維持する能力と考えられるが、重心バランス能力では重心動揺が安定した後の持続性すなわち総軌跡長／矩形面積の変動を用いて持久力レベルを表すことができる。すなわち、重心動揺が安定した後、総軌跡長／矩形面積の時間経過に伴う変動が小さくほぼ一定の値が維持されていれば、持久力が高いと考えられ、総軌跡長／矩形面積の値が時間経過に伴い大きく変動するようであれば、持久力が低いと考えられる。
　そこで、バランス能力判定部２５は、重心動揺が安定した後の総軌跡長／矩形面積の時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高く、持久力レベルが高いと判定し、その判定結果を表示部１４に表示する。
　前記図１６は、本願発明者が、２８名のモニタについてバランス評価を行い、横軸に敏捷性レベル、縦軸に持久力レベルで現した結果である。ここで敏捷性レベルは重心が安定後５秒間の総軌跡長／矩形面積の値を、１０段階に区分して、総軌跡長／矩形面積の値が大きいほど点数が高く（敏捷性が高く）なるように０～１０の点数を割り当てたものである。
　また、持久力レベルは安定後１秒間の総軌跡長／矩形面積を連続５回算出し、それらの標準偏差を平均値で除した変動係数を１０段階に区分して、この変動係数が小さいほど点数が高く（持久力が高く）なるように０～１０の点数を割り当てたものである。
　本実施の形態によれば、図１６に示すように敏捷性および持久力レベルから、被験者の運動能力特性を４タイプに分けることが可能である。
　このようにして、重心バランスレベルに加えて、敏捷性や持久力等の運動能力レベルも判定することができる。
　［実施の形態７］
　図１７は本発明の実施の第７の形態に係る重心バランス判定装置５１の平面図であり、図１８はその電気的構成を示すブロック図である。この重心バランス判定装置５１は、前述の重心バランス判定装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、踏み台２上の足型５３ａ，５３ｂにおいて、窪み５４ａ，５４ｂが入力電極である電流印加電極となっており、また操作パネル６３の左右両側の把持部分６４ａ，６４ｂが出力電極である電圧測定電極となっているとともに、前記電流印加電極５４ａ，５４ｂから前記被験者の身体に電流を流す電流源５５に、前記電圧測定電極６４ａ，６４ｂ間の電圧を測定する電圧検出部６５が設けられ、さらに演算部７３には、前記体重計測部２４およびバランス能力判定部２５に加えて、体組成成分算出部６６が設けられていることである。
　体組成成分算出部６６は、前記電圧測定電極６４ａ，６４ｂ間の電圧および電流源５５から流した電流から身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスに、前記操作パネル６３から予め入力された年齢、性別、身長などの身体基本情報を用いて、体脂肪率、除脂肪量、筋肉量などの体組成成分を算出し、前記表示部１４に表示する。
　この重心バランス判定装置５１の使用方法は、前述の図５と同様であり、被験者は電源スイッチ１１を入れ、踏み台２から操作パネル６３を取外し、ケーブル線６０を引出す。続いて、表示部１４に表示される年齢、性別、身長、足の長さなどの身体基本情報の入力指示に従い、入力部１５からそれらの情報を入力することで、重心バランスおよび体組成の測定が可能になる。次に、踏み台２の窪み５４ａ，５４ｂ；５ａ，５ｂに両足を合わせて立ち、前記図５に示すように両手をまっすぐに伸ばし、操作パネル６３を把持すると、前記電子回路基板１０では、被験者がその姿勢を保持している予め設定された所定の期間内で重心位置（演算位置）が求められると同時に、前記電子回路基板１０の電流源５５から、予め設定された所定の周波数で交流電流が供給され、電流印加電極５４ａ，５４ｂを介して被験者の足裏から身体に微弱な電流が印加される。この微弱な電流によって発生した電圧が、操作パネル６３に設けられた電圧測定電極６４ａ，６４ｂから電圧検出部６５で検出され、体組成成分算出部６６に入力される。
　このように構成することで、体重、重心バランス能力とともに、体組成まで同時に測定することができ、健康状態をより詳しく知ることができる。
　以上、各実施の形態において重心バランス能力を重心位置および重心動揺パラメータの１次式で表したが、２次以上の高次式で表してもよい。また、重心バランス能力を求める演算開始タイミングを重心動揺が安定状態になった時点としたが、被験者が足を踏み台２に載せた直後から安定状態に達するまでの過渡状態で開始してもよい。また、運動能力特性を、前記敏捷性および持久力以外に、さらに細かく分類してもよい。
　すなわち、本発明の一局面に従う重心バランス判定装置は、踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。
　上記の構成によれば、踏み台の裏面に３つ以上の荷重センサが設置され、バランス能力判定部が、前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて重心バランス位置を演算し、所定期間に亘る演算位置から、前記被験者の重心バランス能力（重心バランスの良否）を判定する。このとき、バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定する。
　前記重心バランス能力は、三半器官等の感覚器官の能力だけでなく、筋力や関節の柔軟性等の運動能力にも影響される。これは、本願発明者らが各種運動と重心バランスとの関係を詳細に検討した結果、適切な運動を所定期間行うことによる筋力、関節の柔軟性、姿勢の改善が、重心バランス指標に現れるという知見に基づくものである。そして、先ず重心位置パラメータは、身体の偏りを反映した指標と考えることができる。一方、人間は直立姿勢時においても絶えず揺れながらバランスを保っていると考えられており、総軌跡長、矩形面積等の重心動揺パラメータは、前記身体の偏りだけでなく、前記運動能力も反映した指標と考えることができる。
　したがって、これら２つのパラメータから重心バランス能力を判定することで、重心バランス能力を背景技術よりも精度良く判定することができ、身体のゆがみや運動能力を（家庭内で）簡単にチェックすることができる。また、生活習慣病の自己管理において日々の運動トレーニングが有効であるかどうかを前記重心バランス能力を用いて評価し、必要に応じてトレーニング内容を修正する目安として活用することもでき、極めて有用である。
　また、前記重心動揺パラメータが、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであることが好ましい。
　上記の構成によれば、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動することができる能力である。一方、前記所定期間内における最大変位およびその前後方向および左右方向の乗算値である矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れる。また、前記外周面積は、それを測定するには、画像解析をして、ドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけでよく、容易に求めることができる。
　したがって、重心位置パラメータと重心動揺パラメータという複数の重心バランス指標を組合わせることで、総合的なバランス能力レベルを表すことが可能となる。また、簡単にバランス能力を判定することができる。
　さらにまた、前記重心動揺パラメータの１つが、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値であることが好ましい。
　上記の構成によれば、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長は、重心をその所定期間内に移動させることができる能力である。一方、前記所定期間内における最大変位およびその前後方向および左右方向の乗算値である矩形面積は、重心をその範囲（矩形面積）内で留めておく能力であり、従来から用いられる外周面積に比べて、前後方向および左右方向の身体のゆがみや筋力のアンバランスなどの影響が感度良く現れる。
　そして、前記総軌跡長を矩形面積で除した値は、単位面積当りの重心移動量を現す指標であり、絶えず細かい重心の揺れを行っており、しかも狭い範囲で行っている場合に高くなり、特にバレエ、体操、柔道など、前記バランス能力が重要なスポーツ選手で高く出る傾向がある。また、前記外周面積は、それを測定するには、画像解析をして、ドット数をカウントする必要があり、大きなメモリを消費するのに対して、矩形面積は、前後方向および左右方向の最大変位を乗算するだけでよく、容易に求めることができる。
　したがって、この指標を用いることで、バランス能力を、簡単かつ的確に判定することができる。
　また、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であることが好ましい。
　重心位置ずれ量は、基準位置からの、演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した値であるから、身体の偏りが反映された指標となる。従って、重心位置ずれ量を重心位置パラメータとして用いると、身体のバランスに関して重心動揺パラメータでは評価できない要素を評価の対象とすることができる結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。
　また、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記所定期間内での前記演算位置の平均値である平均重心位置の、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であることが好ましい。
　上記の構成によれば、平均重心位置ずれ量は、身体の偏りを最も端的に表した指標であり、好適である。
　さらにまた、前記バランス能力判定部は、前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータに、それぞれ予め定められる重み付けを行った合計値から前記重心バランス能力を演算することが好ましい。
　上記の構成によれば、種々のトレーニングに対して、前記重みを変化することで、それぞれのトレーニングに対する効果の程を正確に判定することができるようになる。
　また、前記各荷重センサの出力から、重心バランスが安定したか否かを判定し、安定した時点で、前記バランス能力判定部に、前記重心位置を演算させる重心バランス安定状態判定部をさらに備えることが好ましい。
　上記の構成によれば、重心バランス安定状態判定部をさらに設け、その重心バランス安定状態判定部は、重心バランスが安定した時点で、前記バランス能力判定部に前記重心バランス位置の演算のトリガを与える。
　したがって、重心バランスの判定期間を自動的に設定することができるとともに、被験者が前記踏み台に足を載せた直後に一時的にバランスが不安定になっている期間が重心バランスの判定期間から除外される結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。
　さらにまた、前記重心バランス安定状態判定部は、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から所定時間経過したことにより重心バランスが安定状態であると判定することが好ましい。
　上記の構成によれば、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から経過時間のカウント動作を開始し、所定時間カウントすると重心バランスが安定状態であると判定するので、前記安定状態であることを容易に判定することができる。
　また、前記重心バランス安定状態判定部は、前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離または体重の変化が所定範囲内に収束した状態が所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定することが好ましい。
　上記の構成によれば、被験者が前記踏み台に足を載せた直後に一時的にバランスが不安定になっている期間が重心バランスの判定期間から除外される結果、重心バランス能力の判定精度を向上することができる。
　さらにまた、前記バランス能力判定部は、前記重心動揺パラメータを用いて運動能力レベルを判定することが好ましい。
　上記の構成によれば、重心バランスレベルに加えて、敏捷性や持久力等の運動能力レベルも判定することができる。
　また、前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、前記運動能力レベルは、俊敏性を表すものであり、前記バランス能力判定部は、さらに、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値が大きいほど、前記被験者の俊敏性が優れていると判定することが好ましい。
　この構成によれば、敏捷性が高いほど小さな面積内で細かい揺れ動きで重心調整できることを意味し、総軌跡長を矩形面積で除した値が大きくなるから、バランス能力判定部は、総軌跡長を矩形面積で除した値が大きいほど、被験者の俊敏性が優れていると判定することができる。
　また、前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、前記運動能力レベルは、持久力を表すものであり、前記バランス能力判定部は、さらに、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値の、時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定するようにしてもよい。
　この構成によれば、総軌跡長を矩形面積で除した値の時間経過に伴う変動が小さくほぼ一定の値が維持されていれば、持久力が高いと考えられるから、バランス能力判定部は、総軌跡長を矩形面積で除した値の時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定することができる。
　また、前記各荷重センサの出力の和から前記被験者の体重を求める体重演算部と、入力電極および出力電極と、前記入力電極から前記被験者の身体に電流を流す電流源と、前記電流の流れによる前記出力電極間の電圧から、身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスから体組成成分を算出する体組成成分算出部とをさらに備えることが好ましい。
　上記の構成によれば、単体の装置で、前記重心バランスの良否判定とともに、体重および体組成の計測も同時に行うことができるようになる。
　また、前記荷重センサは４つであり、前記バランス能力判定部は、Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬ、各荷重センサがＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの荷重をそれぞれ検出したとすると、前記演算位置の座標（ｘ，ｙ）を、下記の式（Ａ）、（Ｂ）によって演算することが好ましい。
　ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ－Ｍａ－Ｍｃ）｝／Ｗ　　・・・（Ａ）
　ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ－Ｍｃ－Ｍｄ）｝／Ｗ　　・・・（Ｂ）
　ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
　この構成によれば、バランス能力判定部は、Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離、Ｙ軸方向の距離、及び各荷重センサによって検出される重量値を用いて、演算位置の座標を算出することができる。
　また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであり、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数を生成し、下記の式（１）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。
　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ　　・・・（１）
　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。
　この構成によれば、総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
　また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することが好ましい。
　例えばダンサーのような特殊なバランス能力を有する例外的な人を除外すると、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
　また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、前記重心位置パラメータは、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、前記重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（２）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。
　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（２）
　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。
　この構成によれば、総軌跡長、矩形面積、重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
　また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することが好ましい。
　上述のように、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さく、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
　また、前記重心動揺パラメータは、前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、前記重心位置パラメータは、前記所定期間内に算出された各演算位置の座標を平均して得られる平均重心位置の、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であり、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、前記平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（３）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出することが好ましい。
　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（３）
　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数である。
　この構成によれば、総軌跡長、矩形面積、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比に基づいて、重心バランス能力を重心バランス能力値Ｐとして数値化して表すことができるので、重心バランス能力を定量的に評価することが可能となる。また、重心バランス能力評価の目的に応じて適宜係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定することで、総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比の重み付けを変更して重心バランス能力値Ｐを算出することができるので、評価目的に応じた重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。
　また、前記バランス能力判定部は、前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記平均重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記平均重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定することが好ましい。
　上述のように、一般的には総軌跡長、矩形面積、及び平均重心位置ずれ量が小さくなるほど重心バランス能力が優れていると考えられるから、総軌跡長、矩形面積、及び平均重心位置ずれ量が小さくなるほど総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定することで、一般的なバランス能力を有する人について、適切な重心バランス能力値Ｐを算出することが容易となる。

Claims (20)

  1. 　踏み台の裏面に設置された３つ以上の荷重センサと、
    　前記踏み台上に被験者を搭載した状態での前記各荷重センサからの出力を予め定める周期でサンプリングし、その結果に基づいて前記被験者の重心位置である演算位置を繰り返し演算し、所定期間内に演算された前記重心位置である各演算位置から、前記被験者の重心のバランスをとる能力である重心バランス能力を判定するバランス能力判定部とを備え、
    　前記バランス能力判定部は、前記所定期間に亘る演算位置の動揺から求められる重心動揺パラメータと、前記所定期間に亘る演算位置の分布から求められる重心位置パラメータとに基づいて、前記重心バランス能力を判定すること
    　を特徴とする重心バランス判定装置。
  2. 　前記重心動揺パラメータが、
    　前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであること
    　を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
  3. 　前記重心動揺パラメータの１つが、
    　前記所定期間内における演算位置の総軌跡長を、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積で除した値であること
    　を特徴とする請求項１又は２記載の重心バランス判定装置。
  4. 　前記重心位置パラメータは、
    　前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であること
    　を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  5. 　前記重心位置パラメータは、
    　前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記所定期間内での前記演算位置の平均値である平均重心位置の、左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であること
    　を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  6. 　前記バランス能力判定部は、
    　前記重心動揺パラメータおよび重心位置パラメータに、それぞれ予め定められる重み付けを行った合計値から前記重心バランス能力を演算すること
    　を特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  7. 　前記各荷重センサの出力から、重心バランスが安定したか否かを判定し、安定した時点で、前記バランス能力判定部に、前記重心位置を演算させる重心バランス安定状態判定部をさらに備えること
    　を特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  8. 　前記重心バランス安定状態判定部は、
    　前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から所定時間経過したことにより重心バランスが安定状態であると判定すること
    　を特徴とする請求項７記載の重心バランス判定装置。
  9. 　前記重心バランス安定状態判定部は、
    　前記被験者が前記踏み台に足を載せた時点から、単位時間当りの重心移動距離または体重の変化が所定範囲内に収束した状態が所定回数連続した時点で重心バランスが安定状態であると判定する
    　ことを特徴とする請求項７記載の重心バランス判定装置。
  10. 　前記バランス能力判定部は、
    　前記重心動揺パラメータを用いて運動能力レベルを判定すること
    　を特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  11. 　前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、
    　前記運動能力レベルは、俊敏性を表すものであり、
    　前記バランス能力判定部は、さらに、
    　前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値が大きいほど、前記被験者の俊敏性が優れていると判定すること
    　を特徴とする請求項１０記載の重心バランス判定装置。
  12. 　前記重心動揺パラメータは、前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値であり、
    　前記運動能力レベルは、持久力を表すものであり、
    　前記バランス能力判定部は、さらに、
    　前記総軌跡長を前記矩形面積で除した値の、時間経過に伴う変動が小さいほど、持久力が高いと判定すること
    　を特徴とする請求項１０記載の重心バランス判定装置。
  13. 　前記各荷重センサの出力の和から前記被験者の体重を求める体重演算部と、
    　入力電極および出力電極と、
    　前記入力電極から前記被験者の身体に電流を流す電流源と、
    　前記電流の流れによる前記出力電極間の電圧から、身体インピーダンスを測定し、その身体インピーダンスから体組成成分を算出する体組成成分算出部とをさらに備えること
    　を特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  14. 　前記荷重センサは４つであり、
    　前記バランス能力判定部は、
    　Ｘ、Ｙ座標系における原点から各荷重センサまでのＸ軸方向の距離をｍ、Ｙ軸方向の距離をＬ、各荷重センサがＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの荷重をそれぞれ検出したとすると、前記演算位置の座標（ｘ，ｙ）を、下記の式（Ａ）、（Ｂ）によって演算すること
    　ｘ＝｛ｍ・（Ｍｂ＋Ｍｄ－Ｍａ－Ｍｃ）｝／Ｗ　　・・・（Ａ）
    　ｙ＝｛Ｌ・（Ｍａ＋Ｍｂ－Ｍｃ－Ｍｄ）｝／Ｗ　　・・・（Ｂ）
    　ただし、Ｗ＝Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ
    　を特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の重心バランス判定装置。
  15. 　前記重心動揺パラメータは、
    　前記所定期間内における演算位置の総軌跡長と、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積とであり、
    　前記重心位置パラメータは、
    　前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、
    　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、及び重心位置ずれ指数を生成し、下記の式（１）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
    　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｚ　　・・・（１）
    　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
    　を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
  16. 　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定すること
    　を特徴とする請求項１５記載の重心バランス判定装置。
  17. 　前記重心動揺パラメータは、
    　前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、
    　前記重心位置パラメータは、
    　前記踏み台上に予め設定された基準位置からの、前記演算位置の左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した重心位置ずれ量であり、
    　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、前記重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、重心位置ずれ指数、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（２）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
    　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（２）
    　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
    　を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
  18. 　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定すること
    　を特徴とする請求項１７記載の重心バランス判定装置。
  19. 　前記重心動揺パラメータは、
    　前記所定期間内における演算位置の総軌跡長、前記演算位置の前後方向および左右方向の最大変位で囲まれる矩形面積、及び前記総軌跡長を前記矩形面積で除した総軌跡長矩形面積比であり、
    　前記重心位置パラメータは、
    　前記所定期間内に算出された各演算位置の座標を平均して得られる平均重心位置の、前記踏み台上に予め設定された基準位置からの左右方向のずれ量と前後方向のずれ量とを合計した平均重心位置ずれ量であり、
    　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、前記平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比を、重心バランス能力の高い人ほど値が大きくなるようにそれぞれ点数化して総軌跡長指数、矩形面積指数、平均重心位置ずれ量、及び総軌跡長矩形面積比指数を生成し、下記の式（３）を用いて重心バランス能力を数値化して表した重心バランス能力値Ｐを算出すること
    　重心バランス能力値Ｐ＝Ａ×総軌跡長指数＋Ｂ×矩形面積指数＋Ｃ×平均重心位置ずれ指数＋Ｄ×総軌跡長矩形面積比指数＋Ｚ　　・・・（３）
    　ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、各指数の重みを表す係数であり、Ｚは、任意の定数であること
    　を特徴とする請求項１記載の重心バランス判定装置。
  20. 　前記バランス能力判定部は、
    　前記総軌跡長、前記矩形面積、及び前記平均重心位置ずれ量が小さくなるほど前記総軌跡長指数、前記矩形面積指数、及び前記平均重心位置ずれ指数をそれぞれ大きな値に設定し、前記総軌跡長矩形面積比が大きくなるほど前記総軌跡長矩形面積比指数を大きな値に設定すること
    　を特徴とする請求項１９記載の重心バランス判定装置。
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