JPH07505810A - バランス能力モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 バランス能力モニタ 本発明は使用者のバランス能力をモニタする装置に係り、例えば物理療法その他 医療関係、スポーツにおいては障害者の回復、バランス能力改善，その他の分野 に適用できる装置である。

人の姿勢、歩き方は各足で支える荷重をモニタしこれら荷重を本質的にリアルタ イムで示し両荷重が実質的に同じになるまで彼自身が調節するようにして屡々改 善できると言われている。実際、使用者が観察できて彼のバランンスを先ず糺し 、さらには歩き方まで直せるようなクローズドシステムが提案されている。たと えば関節病や後遺症に罹っている人は２つの足で支持する荷重が甚だしく異なる が、彼自身でこれら荷重を上述したようにモニタできれば使用者が悩まされてい る症状の急速な好転が得られることが分かつている。バランス及び姿勢の調査を 進めて来たところ、使用者が彼の２つの足についてのより多くの情報、特に各足 の前から後ろへ、そして側から側へとの荷重に関する情報が得られればもつと早 い好転が得られると分かった。したがって本発明は使用者のバランス能力をモニ タする装置を提起し、この装置が２つの踏み板を備え、この上に使用者を２つの 足夫々で立たせるもので、各踏み板は使用者が踏み板にあたえる一般的に２本の 直交軸の回りの荷重、即ち使用者の足の大体の長手軸回りの荷重とこれに直角の 方向の軸回りの荷重を検出する検出手段を具備する。本装置は更にその検出され た荷重を使用者にグラフで表示する手段を具備する。

各踏み板に属する荷重検出手段は種々の形態を取り得るが多くの使用者にとって 大切なのは踏み板はその支持面上の高さを出来るだけ低くして、使用者が踏み板 上に立つ為に彼の足に与えなければならない持ち上げ力を小さくすることである 。これは各踏み板の下にロードセルを複数個配置し、これに与えられた荷重に基 づく電気出力を得る形態の荷重検出手段を持たせることで達成出来る。しかし各 踏み板は踏み板の前後方向と、幅方向との両方向の踏み板荷重を評価出来る歪み 検知器を備えた１対の弾性ビームで支持させるのが好ましい。而して、各踏み板 は使用者が立つ踏み板の面域を取り囲む４角形の実質上４つの角の荷重を検知す るよう配置した荷重検知手段を設けてもよい。実際には、２つの荷重検知手段を 踏み板前部の両側に１つずつ、更に２つの荷重検知手段を踏み板後部の両側に１ つずつ設けてもよい。或は荷重検知手段をダイヤモンドの各点に配置、即ち２つ を前後軸に、別の２つを横軸に配置してもよい。何れにせよ踏み板は使用者の足 が置かれるところ及びその方向をほぼ示すのに便利であればよい。使用者が本発 明装置の便益を得る為には使用者が彼のバランス能力をそのディスプレイと容易 に関連ずけ得ることが重要である。この為、本ディスプレイ手段は少なくとも１ 方、なるべくは両方の足を絵で表示しこの表示に沿った方向及びこれに直交する 方向に延びる２つの指示器列を配備し、これら指示器が荷重検知手段の出力に基 づいて順次作動されるようにする。両足が表示される場合には使用者によって２ つの踏み板夫々に与えられた荷重の比較を表示する更に別の指示器列を設けても よい。或は又、グラフ表示がコンピュータで作られ、可視表示ユニット上に表示 されるようにも出来る。この場合は相対的に荷重を示す、例えば色を用いたり、 種々の色輝度を用いて示すのに種々の技術が用いられるが、当該技術者に容易な 他の技術も利用出来よう。

２つの踏み板の荷重検出装置からの出力は表示手段駆動用に適切な信号を生成す るように適当に処理されるべきである。

各荷重検知装置が４つのロードセル即ち歪み検知器である場合は、これらセル即 ち検知器の出力はコンビエータを用い適切な方法で合成するのが便利ではあるが 、固定配線のコントローラ回路で合成することも出来る。この場合はロードセル 即ち歪み検知器からのアナログ出力はデジタル信号に変換しコンピュータで処理 して表示装置を駆動する。

各踏み板の荷重検出手段から導き出されたデータを処理するのにコンピュータが 用いられた場合にはこのコンピュータを用いてバランス能力の評価を助ける他の 有効なデータを作ってもよい。例えば使用者が観察するバランスのリアルタイム 表示とは別に「バランス能力」と「ぐらつき係数」との評価をとって表示しても よい。ある１人の使用者に装置が利用された時からデータを保存しておき、そし て平均荷重を例えば示すように処理してもよい。また、使用者がある方向に押さ れた時のようにある刺激に対する反応とか、ゴルフクラブ、ラケット等をスイン グした時のようにある仕事をした時の使用者の能力をモニタし分析してもよい、 コンピュータはプリンタとのインタフェイスを持たせてバランス能力データの永 久保存に用いてもよい。

本発明はバランス能力のリアルタイム表示を使用者に与える方法にも拡張される が、これは互いに直交する軸の回りに与えられる荷重を検知するように作られた １対の踏み板の上に使用者を立たせ、夫々の踏み板上の使用者の８足によって与 えられる前後方向、幅方向の荷重を検知し、この検知された荷重を処理してグラ フディスプレイ装置を駆動し使用者に彼のバランス能力を理想能力との関係にお いて示すことより成る。例示に過ぎないが本発明により構成されたバランス能力 モニタ装置を添付図面について説明する。

図１は本発明のバランス能力モニタ装置全体のブロック図である。

図２は図１の装置に用いられた踏み板の縦方向断面図である。

図３は図１の踏み板の側面図である。

図４は図２．３の踏み板の縦断面を拡大した図である。

図５．６は図１装置に用いるディスプレイ装置の２つの変形を示す図である。

最初に図１について説明する。これは本発明のバランス能力モニタ装置全体のブ ロック図であるが、本装置は２つの踏み板１１と１２夫々の荷重測定点Ａ、Ｂ、 Ｃ，Ｄ及びＥ、Ｆ、Ｇ、）（から引き出されたデータを処理する適当なプログラ ムで作動するコンピュータ１０を用いる。

コンピュータＩＯはディスプレイ装置１３を駆動するように構成され図５に示す ような゛特別形状を表わす形態をとるか、或いはもつと一般的にコンピュータで 駆動されるビデオディスプレイユニット（ＶＤｔＪ）の形態をとり処理されたデ ータをグラフ表示するかする。

各踏み板１１と１２は図２．３、および４により詳しく示すが当事者として可能 性のある人のうち最も大きい足よりも僅か大きい寸法の固い板１４より成る。踏 み板の各端には弾性横ビーム１５が配置されこれは踏み板の下面に形成された下 方突出ボス１６にしっかりと取りつけられる。各ビームの自由端はレッグ１７を 備え、そして上記ボス１６の両側には１対の歪みゲージ１８．１９が上記ビーム に取り付けられる。カバープレート２０は板１４の下面に取り付けられ、このプ レートには穴２１があり上記レッグ１７を受ける。可撓性のブーツ２２が穴２１ に嵌着されレッグ１７に被さる。各。

板１４の上面２３は使用者が通常は片側とか板端とかに足を乗せず、図２．３に 示すように通常板に対称に足を乗せる傾向があるから該板上面は仮中央に配置さ れた足から図形的に与えられる力を支える。

対をなす各歪みゲージから得られた出力は合成され、プレート１１の点ＡからＤ 、及びプレート１２の点ＥからＨまでの点における荷重を表す４つの出力を与え る。これら出力はアナログデジタル変換器１８．１９夫々に供給され、これらか らのデジタル出力は次にコンピュータ１０に送られ、ここで処理される。コンピ ュータを動かしているプログラムは圧右の足で支えられている相対的荷重、及び 各足利々の幅方向重量分布、更にはこれまた各足利々の前後重量分布の表示がで きるようになっている。

２つの足の間のバランスの表示をなす為、コンピュータは次の比較をプロセス表 示する。

（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）：　（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）左足の幅方向重量分布を表示する為 、コンピュータは次の比較をプロセス表示する。

（Ａ＋Ｂ）：　（Ｃ＋Ｄ） 右足の幅方向重量分布を表示する為、コンピュータは次の比較をプロセス表示す る。

（Ｅ＋Ｆ）：　（Ｇ＋Ｈ） 同様にして、コンピュータは次の比較結果をプロセス表示することにより左右別 々の足について前後重量分布を表示できる。

（Ａ＋Ｃ）：　（Ｂ＋Ｄ）　・・・左足；（Ｅ＋Ｇ）：　（Ｆ＋Ｈ）　・・・右 足上記比較結果を表示する代表的なディスプレイを図５に示す。これは可調スタ ンドのフロントパネルを持ち左右足２５．２６の図形的表示が印刷される。パネ ル後面には夫々の足表示について２本の線２７．２８に配列した発光ダイオード が取り付けられ、線２７は足表示の長さに沿って全体的に中心を通り、線２８は これを直交する。発光ダイオードの２本の線は「通常」の人の圧力のほぼ中心の 領域において交差する。このディスプレイには更に２つの足の間に前後方矢印２ ９があり、この中に更に発光ダイオードの線３０がある。更に別の矢印３１がこ のディスプレイ装置にあり、これは２つの足の絵の間に左右に延びるが、この中 にも発光ダイオードの線がある。

全装置が図５のディスプレイ装置と共に用いられた時には適当な発光ダイオード がコンピュータ１０により発光され、使用者の荷重がどの様に足に分布している かを示す。更に矢印３１内の発光ダイオードも適当に発光され使用者の２つの足 の間に荷重がどのように分布しているかを示す。矢印２９は本装置が２つの踏み 板を用いるときは通常用いないが、コンピュータ１０が椅子に接続され、矢印３ １と共に該梼子上の荷重分布を示す時に用いられる。このような椅子（図示せず ）は踏み板と同じように４つのセンサーがありコンピュータが椅子に座った人の 左右、前後バランスを評価しこの結果をディスプレイ装置に表示する。

図６はＶＤＵスクリーンを駆動するコンピュータによって作られるような別のデ ィスプレイを示す。このコンピュータは２つの足の図形的表示３２を２つのデー タ軸３３．３４で表示するがこの軸の交点は上述した「通常」の人の圧力の中心 にある。コンピュータはマーカ３５．３６も作り２つの足夫々について彼の圧力 中心が実際どこにあるかを示す。

本装置を用いた時上述の２つのディスプレイの何れかを見ることにより人は彼の 姿勢を直し、このようにしてこの修正の効果を観察することが出来、人は彼の圧 力中心がより理想的位置に近ずくように姿勢の改善を試みる。本装置は良（訓練 された操作者（施療者）が足首関節位置の評価、及び膝を評価して異常歩行を解 析するにも用いる。更に本装置は再訓練にも用いられ、例えば多くの患者にとっ て再発の傾向のある足首関節の柔軟組織傷害予後等の再訓練にも用いられる。

このためには１つの踏み板が用いられ、この上で片方の足でバランスをとらせて 急激に傾け、適正バランスからのずれを効果的に矯正する。

フロントページの続き （７２）発明者　ドウテリー、クリストファーイギリス国　ハートフォードシェ アー　シーエム２３２ピービー　ビショップ　ストートフォード　ウェントワー ス　ドライブあ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．使用者のバランス能力をモニタする装置であって、１方の足を１方の踏み板 上におくようにして使用者をこの上に立たせる１対の踏み板を備え、各踏み板は 使用者が踏み板にあたえる一般的に２本の直交軸の周りの荷重、即ち使用者の足 の大体の長手軸回りの荷重と、これを横切る方向の軸回りの荷重とを検出する検 出手段を具備し、更にその検出された荷重を使用者にグラフで表示する手段をも 具備することを特徴とするバランス能力モニタ装置。
2. ２．各踏み板が踏み板上の荷重に基づく出力を与える歪み検知器を備えた間隔を あけた１対の弾性ビームで支持されることを特徴とする前記請求の範囲１項記載 のバランス能力モニタ装置。
3. ３．各踏み板の荷重検知手段は踏み板の下に配置した複数個のロードセルを具備 し、該ロードセル各々は踏み板に与えられた荷重に基づく電気出力を与えること を特徴とする前記請求の範囲１項記載のバランス能力モニタ装置。
4. ４．各踏み板は使用者が立つ踏み板の面域を取り囲む４角形の実質上４つの角の 荷重を検知するよう配置した荷重検知手段を具備することを特徴とする前記請求 の範囲２項又は３項記載のバランス能力モニタ装置。
5. ５．各踏み板は荷重検知手段がダイヤモンドの各点の荷重を検知するように、即 ち２つを踏み板前後軸に、別の２つを横軸に配置したことを特徴とする前記請求 の範囲２項又は３項記載のバランス能力モニタ装置。
6. ６．各踏み板には使用者の足が置かれるべきところ及びその方向をほぼ示すマー クがあることを特徴とする前記請求の範囲各項の何れかに記載のバランス能力モ ニタ装置。
7. ７．ディスプレイ手段は少なくとも１方の足を絵で表示しこの表示に沿った方向 及びこれに直交する方向に延びる２つの指示器列を配備し、これら指示器が荷重 検知手段の出力に基づいて順次作動されるようにしたことを特徴とする前記請求 の範囲各項の何れかに記載のバランス能力モニタ装置。
8. ８．両足が絵で表示され、各絵夫々にはこれに沿った方向及びこれに直交する方 向に延びる２つの指示器列を有することを特徴とする前記請求の範囲各項の何れ かに記載のバランス能力モニタ装置。
9. ９．使用者によって２つの踏み板夫々に与えられた荷重の比較を表示する更に別 の指示器列を設けたことを特徴とする前記請求の範囲７項に記載のバランス能力 モニタ装置。
10. １０．グラフ表示がコンピュータで作られ、可視表示ユニット上に表示されるこ とを特徴とする前記請求の範囲１項乃至６項に記載のバランス能力モニタ装置。
11. １１．更に椅子が設けられ、該椅子に座った人の前後、左右のバランスを評価出 来るように荷重検知手段が配置され、上記椅子からの出力が上記ディスプレイ手 段に更に供給されて表示されることを特徴とする前記請求の範囲各項の何れかに 記載のバランス能力モニタ装置。
12. １２．２つの踏み板の荷重検出装置からの出力がコンピュータに送られ、該コン ピュータは荷重検出装置からの出力を適宜合成するようにプログラムされている ことを特徴とする前記請求の範囲各項の何れかに記載のバランス能力モニタ装置 。
13. １３．バランス能力のリアルタイム表示を使用者に与える方法であって、 互いに直交する軸の回りに与えられる荷重を検知するように各々が作られた１対 の踏み板の上に使用者を立たせ、夫々の踏み板上の使用者の各足によって与えら れる前後方向、幅方向の荷重を検知し、 この検知された荷重を処理してグラフディスプレイ装置を駆動し、使用者のバラ ンス能力を理想能力との関係において示すことよりなる ことを特徴とするバランス能力モニタ方法。