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JP7611955B2 - Seated motor function evaluation system, seated motor function evaluation method, and seated motor function evaluation program - Google Patents
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Seated motor function evaluation system, seated motor function evaluation method, and seated motor function evaluation program Download PDF

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Description

本発明は、介護が必要になるリスクを評価するための着座運動機能評価システム、着座運動機能評価方法及び着座運動機能評価プログラムに関するもので、特に、ユーザの着座動作に基づいてユーザの着座動作時の運動機能を評価するための着座運動機能評価システム、着座運動機能評価方法及び着座運動機能評価プログラムである。 The present invention relates to a seated motor function evaluation system, a seated motor function evaluation method, and a seated motor function evaluation program for assessing the risk of needing nursing care, and in particular, to a seated motor function evaluation system, a seated motor function evaluation method, and a seated motor function evaluation program for evaluating a user's motor function during a seated movement based on the user's seated movement.

超高齢社会において、健康寿命の延伸及び介護費抑制の観点から、介護予防及びフレイル対策などのために「将来介護が必要になるリスク」を評価することが強く望まれている。例えば、代表的なフレイル評価法の一つであるJ-CHS基準においては、聞き取り票への回答に加えて、握力及び歩行速度を計測する必要がある。そのため、体力測定の用具及び場所を用意する必要があり、気軽に握力及び歩行速度を計測することができず、J-CHS基準に基づいたフレイル評価を行うことができない。 In a super-aging society, from the perspective of extending healthy life expectancy and reducing nursing care costs, there is a strong need to assess the "risk of needing nursing care in the future" for nursing care prevention and frailty countermeasures. For example, the J-CHS standard, one of the representative frailty assessment methods, requires measurement of grip strength and walking speed in addition to answering a questionnaire. This requires the preparation of equipment and a place for physical fitness testing, and it is not easy to measure grip strength and walking speed, making it impossible to assess frailty based on the J-CHS standard.

一方、日常生活の中で現れる動作に着目し、在宅などのユーザの生活空間内で、ユーザの負担を軽減しながら継続的に運動機能を評価することも行われている。例えば、ロコモティブシンドロームの判定である。ロコモティブシンドロームは、主に立ち上がり動作及び歩行動作に基づいて判定される。立ち上がり動作及び歩行動作の全て又は一部の能力が低下すると将来介護が必要になるリスクが高くなることが知られている。そのため、これまで、立ち上がり動作及び歩行動作に着目して運動機能を評価する方法が提案されてきた。 On the other hand, focusing on movements that occur in daily life, motor function is also being continuously evaluated in the user's living space, such as at home, while reducing the burden on the user. One example is the assessment of locomotive syndrome. Locomotive syndrome is assessed mainly based on the standing up and walking movements. It is known that a decline in all or part of the ability to stand up and walk increases the risk of needing nursing care in the future. For this reason, methods have been proposed to assess motor function by focusing on the standing up and walking movements.

この中で、立ち上がり動作に着目して運動機能を評価する方法として、以下の方法が知られている。例えば、特許文献1では、ユーザの頭部上方に距離センサを配置してユーザの頭部の移動軌跡を抽出するとともに、ユーザの足下に脚圧センサを配置してユーザの足圧重心の移動軌跡を抽出して、立ち上がり時間の判定結果と、頭部及び足圧重心の移動距離に関する判定結果の組み合わせでユーザの身体能力を評価している。また、特許文献2では、ユーザが座る座面に設けられた荷重センサを用い、ユーザの立ち上がる動作によって座面に加わる荷重を測定し、荷重の変化量を演算して、運動機能としてユーザの体幹筋機能、下肢筋機能、及びバランス機能を判定している。 Among these, the following methods are known as methods for evaluating motor function by focusing on the standing up motion. For example, in Patent Document 1, a distance sensor is placed above the user's head to extract the movement trajectory of the user's head, and a foot pressure sensor is placed under the user's feet to extract the movement trajectory of the user's foot pressure center of gravity, and the user's physical ability is evaluated by combining the judgment results regarding the standing up time and the judgment results regarding the movement distance of the head and foot pressure center of gravity. In Patent Document 2, a load sensor attached to the seat on which the user sits is used to measure the load applied to the seat by the user's standing up motion, and the amount of change in load is calculated to judge the user's trunk muscle function, lower limb muscle function, and balance function as motor function.

特開2020-44295号公報JP 2020-44295 A 特開2020-92977号公報JP 2020-92977 A

特許文献1のユーザの頭部の位置を検知し、ユーザの頭部の移動軌跡に基づいてユーザの運動機能を評価する構成では、「起立動作」のときに継続的にユーザの頭部の位置を測定でき、測定したユーザの頭部の位置からユーザの頭部の移動軌跡を抽出して運動機能を評価することができる。しかしながら、人は起立する際に、その人の起立する際の癖により、「早く起立する人」、「ゆっくり起立する人」、「大きく屈曲して起立する人」、「足の力だけで起立する人」等、健全な運動機能を有するユーザでも様々な動作を行う。そのため、ユーザの頭部の移動軌跡に基づくだけでは、例えば、元気な人が立ち方の特徴で「衰えがある」と評価される場合など、ユーザの運動機能が低下しているか否かを評価することは無理があり、正しく評価できないという問題があった。 In the configuration of Patent Document 1, which detects the position of the user's head and evaluates the user's motor function based on the movement trajectory of the user's head, the position of the user's head can be continuously measured during the "standing up motion", and the movement trajectory of the user's head can be extracted from the measured position of the user's head to evaluate the motor function. However, when people stand up, they perform various movements depending on their habits when standing up, such as "people who stand up quickly", "people who stand up slowly", "people who stand up with a large bend", and "people who stand up using only the strength of their legs". Therefore, there is a problem that it is difficult to evaluate whether the user's motor function has declined based only on the movement trajectory of the user's head, and an accurate evaluation cannot be performed, for example, when a healthy person is evaluated as "declining" based on the characteristics of the way they stand.

そこで、運動機能評価システムの正確性を高めるために、着座動作に着目し、着座動作時の下肢の運動より得られる情報からユーザの運動機能を評価する方法を検討した。起立動作では、股関節伸展筋群、膝関節伸展筋群、足関節底屈筋群は求心性収縮で働くことに対して、着座動作では、股関節伸展筋群、膝関節伸展筋群、足関節底屈筋群は遠心性収縮で働くことになる。すなわち、着座動作時は、股関節の屈曲、膝関節の屈曲、足関節の背屈を、股関節伸展筋群、膝関節伸展筋群、足関節底屈筋群の遠心性収縮によって制御する必要がある。遠心性収縮と求心性収縮とでは収縮時に必要な筋力に差があり、遠心性収縮の方が難しいとされるため、着座動作時に働く筋の筋力及び十分な関節可動域を持たない高齢者などは、着座時にドスンと着座してしまう。そのため、遠心性収縮の方が運動機能の衰えの結果を得やすい可能性があるのではないかと考えた。 In order to improve the accuracy of the motor function evaluation system, we focused on the sitting motion and investigated a method to evaluate the user's motor function from information obtained from the movement of the lower limbs during the sitting motion. In the standing motion, the hip extensor muscles, knee extensor muscles, and ankle plantar flexor muscles work by concentric contraction, whereas in the sitting motion, the hip extensor muscles, knee extensor muscles, and ankle plantar flexor muscles work by eccentric contraction. In other words, when sitting down, it is necessary to control the flexion of the hip joint, flexion of the knee joint, and dorsiflexion of the ankle joint by eccentric contraction of the hip extensor muscles, knee extensor muscles, and ankle plantar flexor muscles. There is a difference in the muscle strength required for contraction between eccentric contraction and concentric contraction, and eccentric contraction is considered to be more difficult, so elderly people who do not have the muscle strength and sufficient range of motion of the muscles working during the sitting motion tend to sit down with a thud. Therefore, we thought that eccentric contraction may be more likely to obtain results of decline in motor function.

ところで、特許文献2には、荷重センサにより、起立動作時だけでなく着座動作時の運動機能を評価することが記載されている。しかしながら、特許文献2では、荷重センサは、座面にユーザが接触したときの「着座状態」の時のみ作動し、着座動作及び起立動作においてユーザが座面から離れていると荷重センサは生体情報を取得できない。このため、ユーザが座面から離れているときのユーザの運動機能を継続的に測定することが出来ず、ユーザの運動機能を正しく評価できないという問題があった。 Incidentally, Patent Document 2 describes the use of a load sensor to evaluate motor function not only during standing up but also during sitting down. However, in Patent Document 2, the load sensor only operates when the user is in a "seated state" when in contact with the seat, and the load sensor cannot obtain biometric information if the user is away from the seat during sitting down and standing up. This means that the user's motor function cannot be continuously measured when the user is away from the seat, which creates the problem that the user's motor function cannot be properly evaluated.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザの着座動作時の状態に基づいて、ユーザの運動機能を評価するための着座運動機能評価システム、着座運動機能評価方法及び着座運動機能評価プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a seated motor function evaluation system, a seated motor function evaluation method, and a seated motor function evaluation program for evaluating a user's motor function based on the user's state during seated movement.

本発明の着座運動機能評価システムは、ユーザが着座する着座装置と、少なくとも着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得できる第1センサと、情報処理装置とを備える。情報処理装置は、第1センサの測定データに基づいて、着座動作時のユーザの大腿傾角を算出する大腿傾角算出部と、大腿傾角算出部で算出したユーザの大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出する着座力学量算出部と、着座力学量算出部で算出した着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの運動機能を評価する着座運動機能評価部とを有する。着座運動機能評価部は、着座力学量のピーク値の変化に基づいてユーザの着座動作時の運動機能を評価する。 The seating motor function evaluation system of the present invention includes a seating device on which a user sits, a first sensor capable of acquiring measurement data capable of calculating at least the thigh inclination angle of the user seated on the seat of the seating device, and an information processing device. The information processing device includes a thigh inclination calculation unit that calculates the thigh inclination angle of the user during a seating motion based on the measurement data of the first sensor, a seating mechanical quantity calculation unit that calculates the seating mechanical quantity of the user during a seating motion based on the thigh inclination angle of the user calculated by the thigh inclination angle calculation unit, and a seating motor function evaluation unit that evaluates the motor function of the user during a seating motion based on the seating mechanical quantity calculated by the seating mechanical quantity calculation unit. The seating motor function evaluation unit evaluates the motor function of the user during a seating motion based on a change in the peak value of the seating mechanical quantity.

好ましい実施形態の着座運動機能評価システムは、少なくとも座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得できる第2センサをさらに備える。情報処理装置は、第2センサの測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出する体幹傾角算出部と、体幹傾角算出部で算出したユーザの体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出する起立力学量算出部と、起立力学量算出部で算出した起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価する起立運動機能評価部とをさらに有する。起立運動機能評価部は、起立力学量のピーク値の変化に基づいてユーザの起立動作時の運動機能を評価する。 The seated motor function evaluation system of a preferred embodiment further includes a second sensor capable of acquiring measurement data capable of calculating at least the trunk inclination angle of the user standing up from the seat. The information processing device further includes a trunk inclination angle calculation unit that calculates the trunk inclination angle of the user during the standing up motion based on the measurement data of the second sensor, a standing up dynamics calculation unit that calculates the standing up dynamics of the user during the standing up motion based on the trunk inclination angle of the user calculated by the trunk inclination angle calculation unit, and a standing up motor function evaluation unit that evaluates the motor function of the user during the standing up motion based on the standing up dynamics calculated by the standing up dynamics calculation unit. The standing up motor function evaluation unit evaluates the motor function of the user during the standing up motion based on the change in the peak value of the standing up dynamics.

さらに好ましい実施形態の着座運動機能評価システムでは、情報処理装置は、着座運動機能評価部で評価された着座動作時の運動機能の評価結果と、起立運動機能評価部で評価された起立動作時の運動機能の評価結果とに基づいて、ユーザの総合的な運動機能を評価する総合運動機能評価部をさらに有する。 In a further preferred embodiment of the seated motor function evaluation system, the information processing device further includes a total motor function evaluation unit that evaluates the user's total motor function based on the evaluation results of the motor function during the seated motion evaluated by the seated motor function evaluation unit and the evaluation results of the motor function during the standing up motion evaluated by the standing up motor function evaluation unit.

また、本発明の着座運動機能評価方法は、第1センサを用いて、少なくともユーザが着座する着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得するステップと、第1センサの測定データに基づいて、着座動作時のユーザの大腿傾角を算出するステップと、ユーザの大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出するステップと、着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの運動機能を評価するステップとを備える。着座動作時のユーザの運動機能を評価するステップは、着座力学量のピーク値の変化に基づいて行われる。 The method for evaluating sitting motor function of the present invention also includes the steps of: acquiring measurement data using a first sensor from which at least the thigh inclination angle of a user seated on the seat of a seating device on which the user sits can be calculated; calculating the thigh inclination angle of the user during sitting based on the measurement data from the first sensor; calculating the sitting dynamics of the user during sitting based on the thigh inclination angle of the user; and evaluating the motor function of the user during sitting based on the sitting dynamics. The step of evaluating the motor function of the user during sitting is performed based on the change in the peak value of the sitting dynamics.

好ましい実施形態の着座運動機能評価方法は、第2センサを用いて、少なくとも座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得するステップと、第2センサの前記測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出するステップと、ユーザの体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出するステップと、起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価するステップとをさらに備える。起立動作時のユーザの起立力学量を評価するステップは、起立力学量のピーク値の変化に基づいて行われる。 A preferred embodiment of the seated motor function evaluation method further includes the steps of: acquiring measurement data using a second sensor from which the trunk inclination angle of the user standing up from the seat can be calculated; calculating the trunk inclination angle of the user during the standing up motion based on the measurement data from the second sensor; calculating the standing up dynamics of the user during the standing up motion based on the trunk inclination angle of the user; and evaluating the motor function of the user during the standing up motion based on the standing up dynamics. The step of evaluating the standing up dynamics of the user during the standing up motion is performed based on the change in the peak value of the standing up dynamics.

また、本発明の着座運動機能評価プログラムは、コンピュータに、第1センサを用いて、少なくともユーザが着座する着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得するステップと、第1センサの測定データに基づいて、着座動作時のユーザの大腿傾角を算出するステップと、ユーザの大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出するステップと、着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの運動機能を評価するステップとを含む処理を実行させる。着座動作時のユーザの運動機能を評価するステップは、着座力学量のピーク値の変化に基づいて行われる。 The seating motor function evaluation program of the present invention causes a computer to execute processing including the steps of: acquiring, using a first sensor, measurement data from which at least the thigh inclination angle of a user seated on the seat of a seating device on which the user sits can be calculated; calculating the thigh inclination angle of the user during the seating motion based on the measurement data from the first sensor; calculating the seating dynamics of the user during the seating motion based on the user's thigh inclination angle; and evaluating the user's motor function during the seating motion based on the seating dynamics. The step of evaluating the user's motor function during the seating motion is performed based on the change in the peak value of the seating dynamics.

好ましい実施形態の着座運動機能評価プログラムは、コンピュータに、第2センサを用いて、少なくとも座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得するステップと、第2センサの測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出するステップと、ユーザの体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出するステップと、起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価するステップとを含む処理をさらに実行させる。起立動作時のユーザの起立力学量を評価するステップは、起立力学量のピーク値の変化に基づいて行われる。 The seated motor function evaluation program of a preferred embodiment causes the computer to execute further processes including the steps of: acquiring, using a second sensor, measurement data from which at least the trunk inclination angle of the user standing up from the seat can be calculated; calculating the trunk inclination angle of the user during the standing up motion based on the measurement data of the second sensor; calculating the standing up dynamics of the user during the standing up motion based on the trunk inclination angle of the user; and evaluating the motor function of the user during the standing up motion based on the standing up dynamics. The step of evaluating the standing up dynamics of the user during the standing up motion is performed based on the change in the peak value of the standing up dynamics.

本発明によれば、ユーザの着座動作時の状態に基づいて、ユーザの運動機能を客観的に評価することができ、ユーザの衰えの状態を正しく把握できる。 According to the present invention, the user's motor function can be objectively evaluated based on the user's state during the seated movement, and the user's state of decline can be correctly understood.

本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価システムの側面図である。1 is a side view of a seated movement function evaluation system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a seated motion function evaluation system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価システムで生成された人体リンクモデルを示す側面図である。1 is a side view showing a human body link model generated by the seated motion function evaluation system according to embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a seating movement function evaluation method according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価システムで算出された着座力学量の時間変化を示すグラフである。1 is a graph showing changes over time in seating dynamics calculated by the seating motion function evaluation system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係る着座運動機能評価システムの側面図である。FIG. 11 is a side view of a seated motion function evaluation system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係る着座運動機能評価システムの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a seated motion function evaluation system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a seating movement function evaluation method according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係る着座運動機能評価システムで算出された起立力学量の時間変化を示すグラフである。13 is a graph showing the time change of the standing dynamics calculated by the seated movement function evaluation system according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価システムの側面図である。FIG. 11 is a side view of a seated motion function evaluation system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価システムの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a seated motion function evaluation system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a seated movement function evaluation method according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価システムで算出された着座力学量の時間変化を示すグラフである。13 is a graph showing changes over time in seating dynamics calculated by the seating motion function evaluation system according to embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価システムで算出された起立力学量の時間変化を示すグラフである。13 is a graph showing the time change of the standing dynamics calculated by the seated movement function evaluation system according to embodiment 3 of the present invention. 実施例の実験結果を示す図で、着座力学量のピーク値を比較した図である。FIG. 13 is a diagram showing the experimental results of the embodiment, comparing peak values of seating dynamic quantities. 実施例の実験結果を示す図で、起立力学量のピーク値を比較した図である。FIG. 13 is a diagram showing the experimental results of the embodiment, comparing peak values of standing dynamics.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。本発明の着座運動機能評価システムは、着座動作に着目してユーザの運動機能を評価するシステムである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The seated motor function evaluation system of the present invention is a system that evaluates the motor function of a user by focusing on the seated movement.

[実施形態1]
まず、図1~図3を参照して、本発明の実施形態1に係る着座運動機能評価システム1aについて説明する。図1は、実施形態1に係る着座運動機能評価システム1aの側面図である。図2は、実施形態1に係る着座運動機能評価システム1aの構成を示すブロック図である。図3は、実施形態1に係る着座運動機能評価システム1aで生成された人体リンクモデル50を示す側面図である。以下では、図1の状態に基づき上下方向(鉛直方向)を規定する。また、ユーザが着座装置10に着座する際に立つ側を前側として前後方向を規定する。上下方向と前後方向に直交する方向を左右方向とする。
[Embodiment 1]
First, the seated motor function evaluation system 1a according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig. 1 is a side view of the seated motor function evaluation system 1a according to the first embodiment. Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the seated motor function evaluation system 1a according to the first embodiment. Fig. 3 is a side view showing a human body link model 50 generated by the seated motor function evaluation system 1a according to the first embodiment. In the following, the up-down direction (vertical direction) is defined based on the state of Fig. 1. In addition, the front-rear direction is defined with the side on which the user stands when sitting on the seating device 10 being the front side. The direction perpendicular to the up-down direction and the front-rear direction is defined as the left-right direction.

図1及び図2に示すように、着座運動機能評価システム1aは、着座装置10と、第1センサ21aと、情報処理装置30と、表示装置45とを備える。 As shown in Figures 1 and 2, the seated motor function evaluation system 1a includes a seated device 10, a first sensor 21a, an information processing device 30, and a display device 45.

着座装置10は、少なくとも座部11を備える。着座装置10は、背もたれ部12を備えてもよい。着座装置10は、例えば、椅子、ソファ、腰掛便器、車椅子、ベッドの端などのユーザが着座又は起立を行う装置である。ユーザの運動機能を評価するための専用の着座装置10を準備してもよいし、ユーザの生活空間の中でユーザが着座又は起立を行う装置を着座装置10としてもよい。 The seating device 10 includes at least a seat portion 11. The seating device 10 may include a backrest portion 12. The seating device 10 is, for example, a chair, a sofa, a toilet seat, a wheelchair, the edge of a bed, or the like, on which a user sits or stands. A dedicated seating device 10 may be prepared for evaluating a user's motor function, or the seating device 10 may be a device on which a user sits or stands in the user's living space.

第1センサ21aは、ユーザUの着座動作を測定するセンサである。第1センサ21aは、少なくとも着座装置10の座部11に着座するユーザUの大腿傾角θLを算出できる測定データを取得できる。ここで、大腿傾角θLは、大腿部54と座部11とのなす角度である。第1センサ21aは、着座装置10の座部11に取り付けられる。第1センサ21aは、ユーザUが着座又は起立する際に、ユーザUの大腿部54までの距離を測れるような、例えば、レーザ距離センサ、超音波距離センサ、電波式距離センサなどの測距センサである。第1センサ21aは、1点に対する距離の測定を行う測距センサだけでなく、面で捉える測距センサを使用しても構わない。 The first sensor 21a is a sensor that measures the sitting motion of the user U. The first sensor 21a can acquire measurement data that can be used to calculate at least the thigh inclination angle θL of the user U sitting on the seat 11 of the seating device 10. Here, the thigh inclination angle θL is the angle between the thigh 54 and the seat 11. The first sensor 21a is attached to the seat 11 of the seating device 10. The first sensor 21a is a distance measurement sensor, such as a laser distance sensor, an ultrasonic distance sensor, or a radio wave distance sensor, that can measure the distance to the thigh 54 of the user U when the user U sits down or stands up. The first sensor 21a may be not only a distance measurement sensor that measures the distance to a single point, but also a distance measurement sensor that captures an area.

実施形態1では、情報処理装置30は、大腿傾角算出部31と、着座力学量算出部32と、着座運動機能評価部33と、リンクモデル生成部38と、記憶部39と、制御部40とを備える。情報処理装置30は、例えば、コンピュータである。 In the first embodiment, the information processing device 30 includes a thigh inclination angle calculation unit 31, a seating dynamics calculation unit 32, a seating motion function evaluation unit 33, a link model generation unit 38, a storage unit 39, and a control unit 40. The information processing device 30 is, for example, a computer.

記憶部39は、種々の情報、データ、プログラムなどを記憶する。記憶部39は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)によって構成される。実施形態1では、記憶部39には、ユーザUの身体情報、着座装置10の環境情報、第1センサ21aの環境情報、及び、ユーザUの運動機能を評価する着座運動機能評価プログラムが保存されている。また、記憶部39には、着座運動機能評価プログラムによって評価されたユーザUの運動機能の評価結果が保存される。運動機能の評価結果は、過去の評価結果も履歴として保存される。ユーザUの身体情報及び運動機能評価結果は、ユーザUごとに保存される。 The memory unit 39 stores various information, data, programs, etc. The memory unit 39 is composed of a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). In the first embodiment, the memory unit 39 stores the physical information of the user U, the environmental information of the seating device 10, the environmental information of the first sensor 21a, and a seated motor function evaluation program that evaluates the motor function of the user U. The memory unit 39 also stores the evaluation results of the motor function of the user U evaluated by the seated motor function evaluation program. The evaluation results of the motor function, including past evaluation results, are stored as history. The physical information and motor function evaluation results of the user U are stored for each user U.

身体情報は、例えば、ユーザUの身長、体重、性別、年齢、大腿部54の長さ、体幹部52の長さ、下腿部56の長さなどである。ユーザUの大腿部54の長さ、体幹部52の長さ、下腿部56の長さは、直接測定された値を記憶させてもよいし、年齢及び/又は性別ごとに作成された人体寸法データベースから推定された値を記憶させてもよい。 The physical information includes, for example, the height, weight, sex, age, length of the thighs 54, length of the trunk 52, and length of the lower legs 56 of the user U. The length of the thighs 54, length of the trunk 52, and length of the lower legs 56 of the user U may be directly measured and stored, or may be estimated from a human body dimension database created for each age and/or sex.

着座装置10及び第1センサ21aの環境情報は、着座装置10の座部11の寸法及び高さ、第1センサ21aの設置位置及び設置角度、ユーザUの踵部57(図3参照)と着座装置10との距離などである。具体的には、第1センサ21aの設置位置は、着座装置10の座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離である。実施形態1では、基準位置111は、着座装置10の座部11の前端とする。なお、基準位置111は、任意に設定することができる。また、第1センサ21aの設置角度は、着座装置10の座部11と、第1センサ21aのレーザ、超音波又は電波の照射方向とがなす角度である。 The environmental information of the seating device 10 and the first sensor 21a includes the dimensions and height of the seat 11 of the seating device 10, the installation position and installation angle of the first sensor 21a, and the distance between the heel 57 (see FIG. 3) of the user U and the seating device 10. Specifically, the installation position of the first sensor 21a is the distance from a reference position 111 of the seat 11 of the seating device 10 to the first sensor 21a. In the first embodiment, the reference position 111 is the front end of the seat 11 of the seating device 10. The reference position 111 can be set arbitrarily. The installation angle of the first sensor 21a is the angle between the seat 11 of the seating device 10 and the direction of irradiation of the laser, ultrasonic wave, or radio wave of the first sensor 21a.

リンクモデル生成部38は、記憶部39に記憶されている身体情報から、図3に示す人体リンクモデル50を生成する。人体リンクモデル50は、頭部51、骨盤部53、膝部55及び踵部57をリンクジョイントとし、体幹部52、大腿部54及び下腿部56をリンクとして、身体情報に基づいて各部の位置及び長さを算出し、算出された各部の位置及び長さに基づいて作成される。リンクモデル生成部38で算出された体幹部52、大腿部54及び下腿部56の長さは、各部のリンク長として記憶部39に保存される。 The link model generation unit 38 generates the human body link model 50 shown in FIG. 3 from the body information stored in the memory unit 39. The human body link model 50 is created based on the calculated positions and lengths of each part, with the head 51, pelvis 53, knees 55, and heels 57 as link joints, and the trunk 52, thighs 54, and lower legs 56 as links, by calculating the position and length of each part based on the body information. The lengths of the trunk 52, thighs 54, and lower legs 56 calculated by the link model generation unit 38 are saved in the memory unit 39 as the link lengths of each part.

大腿傾角算出部31は、第1センサ21aの測定データに基づいて、着座動作時のユーザUの大腿傾角θLを算出する。具体的には、予め設定されているユーザUの大腿部54の長さ、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離、及び、第1センサ21aの座部11に対する設置角度、並びに、第1センサ21aで経時的に測定される第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データに基づいて、ユーザUの大腿傾角θLを算出する。大腿傾角θLは、第1センサ21aでユーザUの大腿部54までの距離を測定する時間軸に沿って経時的に算出される。 The thigh inclination calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θL of the user U during the sitting motion based on the measurement data of the first sensor 21a. Specifically, the thigh inclination angle θL of the user U is calculated based on the preset length of the user U's thigh 54, the distance from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the installation angle of the first sensor 21a relative to the seat 11, and the distance data from the first sensor 21a to the user U's thigh 54 measured over time by the first sensor 21a. The thigh inclination angle θL is calculated over time along the time axis along which the distance to the user U's thigh 54 is measured by the first sensor 21a.

着座力学量算出部32は、大腿傾角算出部31で算出したユーザUの大腿傾角θLに基づいて、着座動作時のユーザUの着座力学量を算出する。ここで、着座力学量は、例えば、ユーザUの大腿部54の座部11に対する角度、角速度、角加速度である。着座力学量は、第1センサ21aでユーザUの大腿部54までの距離を測定する時間軸に沿って経時的に算出される。 The sitting mechanical quantity calculation unit 32 calculates the sitting mechanical quantity of the user U during the sitting motion based on the thigh inclination angle θL of the user U calculated by the thigh inclination angle calculation unit 31. Here, the sitting mechanical quantity is, for example, the angle, angular velocity, and angular acceleration of the thigh 54 of the user U relative to the seat 11. The sitting mechanical quantity is calculated over time along a time axis along which the first sensor 21a measures the distance to the thigh 54 of the user U.

着座運動機能評価部33は、着座力学量算出部32で算出した着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザUの運動機能を評価する。着座運動機能評価部33は、着座力学量のピーク値の変化に基づいてユーザUの着座動作時の運動機能を評価する。また、着座運動機能評価部33は、記憶部39に保存されている過去のユーザUの運動機能評価結果の履歴と比較して、運動機能の変化量を算出する。 The sitting motor function evaluation unit 33 evaluates the motor function of the user U during the sitting motion based on the sitting mechanical quantities calculated by the sitting mechanical quantity calculation unit 32. The sitting motor function evaluation unit 33 evaluates the motor function of the user U during the sitting motion based on the change in the peak value of the sitting mechanical quantities. In addition, the sitting motor function evaluation unit 33 compares the results with the history of past motor function evaluation results of the user U stored in the memory unit 39 to calculate the amount of change in the motor function.

制御部40は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサによって構成される。制御部40は、プログラムを実行することによって、大腿傾角算出部31、着座力学量算出部32、着座運動機能評価部33、リンクモデル生成部38及び記憶部39の動作を制御する。 The control unit 40 is configured with a processor such as a CPU (Central Processing Unit). The control unit 40 executes a program to control the operation of the femoral inclination angle calculation unit 31, the seating dynamics calculation unit 32, the seating motion function evaluation unit 33, the link model generation unit 38, and the memory unit 39.

表示装置45は、情報処理装置30でユーザUの運動機能を評価した結果をユーザUに表示する装置である。具体的には、表示装置45は、着座運動機能評価部33で評価された運動機能の評価結果、及び/又は、着座運動機能評価部33で算出された運動機能の変化量を表示する。表示装置45は、画像又は映像のような視覚情報及び音声又はメロディのような聴覚情報の少なくとも一方で運動機能の評価結果を表示する。表示装置45は、例えば、テレビモニタ、ディスプレイ、スピーカーなどである。 The display device 45 is a device that displays to the user U the results of the evaluation of the user U's motor function by the information processing device 30. Specifically, the display device 45 displays the evaluation results of the motor function evaluated by the seated motor function evaluation unit 33 and/or the amount of change in the motor function calculated by the seated motor function evaluation unit 33. The display device 45 displays the evaluation results of the motor function in the form of at least one of visual information such as an image or video and auditory information such as a sound or melody. The display device 45 is, for example, a television monitor, a display, a speaker, etc.

次に、図4及び図5も参照して、着座運動機能評価システム1aに基づいて運動機能を評価する着座運動機能評価方法について説明する。図4は、実施形態1に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。図5は、実施形態1に係る着座運動機能評価システム1aで算出された着座力学量の時間変化を示すグラフである。着座運動機能評価方法の各処理は、情報処理装置30に格納されている着座運動機能評価プログラムによって実行される。ここでは、ユーザUが着座装置10に着座するときの動作に基づいて、ユーザUの運動機能を評価する場合について説明する。 Next, with reference to Figs. 4 and 5, a seating motor function evaluation method for evaluating motor function based on the seating motor function evaluation system 1a will be described. Fig. 4 is a flowchart showing the seating motor function evaluation method according to the first embodiment. Fig. 5 is a graph showing the time change in the sitting dynamics calculated by the seating motor function evaluation system 1a according to the first embodiment. Each process of the seating motor function evaluation method is executed by a seating motor function evaluation program stored in the information processing device 30. Here, a case where the motor function of the user U is evaluated based on the actions of the user U when sitting on the seating device 10 will be described.

まず、運動機能を評価するユーザUの身体情報、並びに、着座装置10及び第1センサ21aの環境情報を入力する(S10)。身体情報及び環境情報の入力は、情報処理装置30に接続されるキーボード、マウスなどの入力装置(図示せず)によって行われる。入力された身体情報及び環境情報は、記憶部39に保存される。 First, physical information of the user U whose motor function is to be evaluated, and environmental information of the seating device 10 and the first sensor 21a are input (S10). The physical information and environmental information are input by an input device (not shown) such as a keyboard or mouse connected to the information processing device 30. The input physical information and environmental information are stored in the memory unit 39.

リンクモデル生成部38が、入力された身体情報に基づいて人体リンクモデル50を生成する(S12)。人体リンクモデル50の生成の際に算出された、ユーザUの体幹部52のリンク長、大腿部54のリンク長、下腿部56のリンク長は、記憶部39に保存される。 The link model generation unit 38 generates a human body link model 50 based on the input physical information (S12). The link lengths of the trunk 52, thighs 54, and lower legs 56 of the user U calculated when generating the human body link model 50 are stored in the memory unit 39.

ユーザUが着座装置10に着座動作を開始する。制御部40は、ユーザUの着座動作が開始されたか否かを判定し、計測開始判定を行う(S14)。計測開始判定は、例えば、第1センサ21aとユーザUの大腿部54との距離が所定以下となった状態、押しボタン又は人体感知センサなどの計測開始検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。 The user U starts to sit on the seating device 10. The control unit 40 determines whether the user U has started to sit and performs a measurement start determination (S14). The measurement start determination is performed, for example, by determining that the distance between the first sensor 21a and the user U's thigh 54 is equal to or less than a predetermined value, or that a measurement start detection sensor (not shown) such as a push button or a human body detection sensor is turned ON, etc.

計測が開始されると、第1センサ21aは、ユーザUが着座する着座装置10の座部11に着座するユーザUの大腿傾角θLを算出できる測定データを取得する。具体的には、第1センサ21aは、第1センサ21aとユーザUの大腿部54との距離を測定し、時刻tごとの距離データd1tを経時的に取得する(S16)。取得した距離データは、記憶部39に保存される。 When the measurement is started, the first sensor 21a acquires measurement data that allows calculation of the thigh inclination angle θL of the user U seated on the seat 11 of the seating device 10. Specifically, the first sensor 21a measures the distance between the first sensor 21a and the thigh 54 of the user U, and acquires distance data d1t for each time t over time (S16). The acquired distance data is stored in the storage unit 39.

次いで、大腿傾角算出部31は、第1センサ21aの測定データに基づいて、着座動作時のユーザUの大腿傾角θLを算出する。具体的には、大腿傾角算出部31は、ユーザUの大腿部54の長さLf、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離LS1、第1センサ21aの設置角度ΦS1、及び、経時的に保存される第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データd1tを記憶部39から取得する。大腿部54の長さLfは、記憶部39に保存されているリンク長である。なお、大腿部54の長さLfは、身体情報のデータでもよい。そして、大腿傾角算出部31は、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離LS1と、ユーザUの大腿部54の長さLfと、第1センサ21aで経時的に測定した第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データd1tとに基づいて、ユーザUの大腿傾角θLを算出する(S18)。 Next, the thigh inclination calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θL of the user U during the sitting motion based on the measurement data of the first sensor 21a. Specifically, the thigh inclination calculation unit 31 acquires from the storage unit 39 the length Lf of the thigh 54 of the user U, the distance Ls1 from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the installation angle Φs1 of the first sensor 21a, and distance data d1t from the first sensor 21a to the thigh 54 of the user U, which is stored over time. The length Lf of the thigh 54 is the link length stored in the storage unit 39. The length Lf of the thigh 54 may be physical information data. Then, the thigh inclination angle calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θ of the user U based on the distance L from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the length Lf of the thigh 54 of the user U, and the distance data dt from the first sensor 21a to the thigh 54 of the user U measured over time by the first sensor 21a (S18).

より具体的には、以下の方法で時刻tにおける大腿傾角θLtを算出する。

Figure 0007611955000001
ここで、θLtは、時刻tにおける大腿部54と座部11とのなす角度である。 More specifically, the femoral inclination angle θLt at time t is calculated by the following method.
Figure 0007611955000001
Here, θL t is the angle between the thigh 54 and the seat 11 at time t.

次いで、着座力学量算出部32は、ユーザUの大腿傾角θLに基づいて、着座動作時のユーザUの着座力学量を算出する(S20)。ここでは、大腿部54と座部11とのなす角度θLtに基づいて、ユーザUの膝関節の角速度ωLtを着座力学量として算出する。

Figure 0007611955000002
なお、微分式の算出においては、前方差分又は後方差分などの近似解法で算出してもよい。着座力学量算出部32で算出された着座力学量の時間変化を示したグラフが図5となる。 Next, the sitting dynamics calculation unit 32 calculates the sitting dynamics of the user U during the sitting motion based on the thigh inclination angle θL of the user U (S20). Here, the angular velocity ωLt of the knee joint of the user U is calculated as the sitting dynamics based on the angle θLt between the thigh 54 and the seat 11.
Figure 0007611955000002
The differential equation may be calculated by an approximate solution such as forward difference or backward difference. A graph showing the change over time of the seating dynamic quantity calculated by the seating dynamic quantity calculation unit 32 is shown in FIG.

ユーザUが着座装置10に着座すると、制御部40は計測終了判定を行う(S22)。計測終了判定は、例えば、第1センサ21aとユーザUの大腿部54との距離が所定以下となった状態、押しボタン又は人体感知センサなどの計測終了検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。 When the user U sits on the seating device 10, the control unit 40 determines whether the measurement has ended (S22). The measurement end determination is performed, for example, by determining whether the distance between the first sensor 21a and the thigh 54 of the user U is equal to or less than a predetermined value, or whether a measurement end detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has been turned ON.

計測が終了すると、着座運動機能評価部33は、着座力学量算出部32で算出した着座力学量のピーク値ωpの変化に基づいて、着座動作時のユーザUの運動機能を評価する(S24)。 When the measurement is completed, the seating motion function evaluation unit 33 evaluates the motor function of the user U during the seating motion based on the change in the peak value ωp of the seating dynamic quantity calculated by the seating dynamic quantity calculation unit 32 (S24).

具体的には、以下の着座運動機能評価指標のうちの1つ以上の組合せでユーザUの着座動作の運動機能を評価する。着座運動機能評価指標は、(1)着座力学量のピーク値ωpが閾値以上であるか、(2)着座力学量のピークから着座動作終了までの時間tpが閾値以上であるか、(3)着座力学量のピークから着座動作終了までのプロットの傾きのピーク値αが閾値以下であるかである。着座力学量のピーク値ωpは、時刻tごとの着座力学量の最小値である。時間tpは、着座力学量のピーク値ωpが算出された時刻tをt0とし、着座動作終了時刻teとt0との差分で算出する。プロットの傾きのピーク値αは、着座力学量のピーク値ωpが算出された時刻tから着座動作終了時刻まで、時刻tごとのプロットの傾きを算出し、プロットの傾きの最大値とする。 Specifically, the motor function of the user U's sitting movement is evaluated using a combination of one or more of the following sitting movement function evaluation indexes. The sitting movement function evaluation indexes are (1) whether the peak value ωp of the sitting dynamics quantity is equal to or greater than a threshold value, (2) whether the time tp from the peak of the sitting dynamics quantity to the end of the sitting movement is equal to or greater than a threshold value, and (3) whether the peak value α of the slope of the plot from the peak of the sitting dynamics quantity to the end of the sitting movement is equal to or less than a threshold value. The peak value ωp of the sitting dynamics quantity is the minimum value of the sitting dynamics quantity for each time t. The time tp is calculated as the difference between the end time te of the sitting movement and t0, with the time t at which the peak value ωp of the sitting dynamics quantity is set to t0. The peak value α of the slope of the plot is calculated by calculating the slope of the plot for each time t from the time t at which the peak value ωp of the sitting dynamics quantity was calculated to the end time of the sitting movement, and is set to the maximum value of the slope of the plot.

着座運動機能評価部33は、上記で算出した着座運動機能評価指標のうちの1つ以上の組合せでユーザUの着座動作の運動機能を評価する。指標を満たせば運動機能を良好と判定する。運動機能の評価結果は、記憶部39に保存される。 The seated motor function evaluation unit 33 evaluates the motor function of the user U's seated movement using a combination of one or more of the seated motor function evaluation indexes calculated above. If the indexes are satisfied, the motor function is determined to be good. The evaluation results of the motor function are stored in the memory unit 39.

ユーザUの運動機能の評価が終了すると、運動機能の評価結果が表示装置45に表示される(S26)。評価結果は、運動機能が良好か要改善かを示す。また、今回の評価結果を前回の評価結果と比較して、運動機能の向上又は低下を示してもよい。ユーザUは表示装置45に表示される運動機能の評価結果を確認する。 When the evaluation of user U's motor function is completed, the evaluation result of motor function is displayed on the display device 45 (S26). The evaluation result indicates whether motor function is good or requires improvement. In addition, the current evaluation result may be compared with the previous evaluation result to indicate improvement or deterioration of motor function. User U checks the evaluation result of motor function displayed on the display device 45.

[実施形態2]
次に、図6及び図7を参照して、本発明の実施形態2に係る着座運動機能評価システム1bについて説明する。図6は、実施形態2に係る着座運動機能評価システム1bの側面図である。図7は、実施形態2に係る着座運動機能評価システム1bの構成を示すブロック図である。以下、実施形態2について、実施形態1と異なる事項について説明する。
[Embodiment 2]
Next, a seated motor function evaluation system 1b according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 6 and Fig. 7. Fig. 6 is a side view of the seated motor function evaluation system 1b according to the second embodiment. Fig. 7 is a block diagram showing the configuration of the seated motor function evaluation system 1b according to the second embodiment. Below, the differences between the first embodiment and the second embodiment will be described.

図6及び図7に示すように、着座運動機能評価システム1bは、着座装置10と、第1センサ21aと、第2センサ22bと、情報処理装置30と、表示装置45とを備える。着座装置10は、座部11及び背もたれ部12を備える。 As shown in Figs. 6 and 7, the seating motor function evaluation system 1b includes a seating device 10, a first sensor 21a, a second sensor 22b, an information processing device 30, and a display device 45. The seating device 10 includes a seat portion 11 and a backrest portion 12.

第2センサ22bは、ユーザUの起立動作を測定するセンサである。第2センサ22bは、少なくとも座部11から起立するユーザUの体幹傾角θBを算出できる測定データを取得できる。ここで、体幹傾角θBは、骨盤部53から鉛直方向に延びる軸に対する体幹部52の角度である。第2センサ22bは、着座装置10の背もたれ部12に取り付けられる。第2センサ22bは、ユーザUが着座する際や起立する際、あるいは着座状態でいる時に、ユーザUの体幹部52までの距離を測れるような、例えば、レーザ距離センサ、超音波距離センサ、電波式距離センサなどの測距センサである。第2センサ22bは、1点に対する距離の測定を行う測距センサだけでなく、面で捉える測距センサを使用しても構わない。 The second sensor 22b is a sensor that measures the standing up motion of the user U. The second sensor 22b can acquire measurement data that can be used to calculate at least the trunk inclination angle θB of the user U standing up from the seat 11. Here, the trunk inclination angle θB is the angle of the trunk 52 with respect to an axis extending vertically from the pelvis 53. The second sensor 22b is attached to the backrest 12 of the seating device 10. The second sensor 22b is a distance measurement sensor, such as a laser distance sensor, an ultrasonic distance sensor, or a radio distance sensor, that can measure the distance to the trunk 52 of the user U when the user U sits down, stands up, or is in a seated state. The second sensor 22b may be not only a distance measurement sensor that measures the distance to a single point, but also a distance measurement sensor that captures an area.

実施形態2では、情報処理装置30は、大腿傾角算出部31と、着座力学量算出部32と、着座運動機能評価部33と、体幹傾角算出部34と、起立力学量算出部35と、起立運動機能評価部36と、総合運動機能評価部37と、リンクモデル生成部38と、記憶部39と、制御部40とを備える。情報処理装置30は、例えば、コンピュータである。 In the second embodiment, the information processing device 30 includes a thigh inclination angle calculation unit 31, a sitting dynamics calculation unit 32, a sitting motor function evaluation unit 33, a trunk inclination angle calculation unit 34, a standing dynamics calculation unit 35, a standing motor function evaluation unit 36, a total motor function evaluation unit 37, a link model generation unit 38, a memory unit 39, and a control unit 40. The information processing device 30 is, for example, a computer.

記憶部39は、種々の情報、データ、プログラムなどを記憶する。実施形態2では、記憶部39には、ユーザUの身体情報、着座装置10の環境情報、第1センサ21aの環境情報、第2センサ22bの環境情報、及び、ユーザUの運動機能を評価する着座運動機能評価プログラムが保存されている。着座装置10、第1センサ21a及び第2センサ22bの環境情報は、着座装置10の座部11の寸法、高さ及び奥行きの長さ、第1センサ21aの設置位置及び設置角度、第2センサ22bの設置位置及び設置角度、ユーザUの踵部57(図3参照)と着座装置10との距離などである。具体的には、第2センサ22bの設置位置は、着座装置10の座部11から第2センサ22bまでの距離である。また、第2センサ22bの設置角度は、着座装置10の背もたれ部12と、第2センサ22bのレーザ、超音波又は電波の照射方向とがなす角度である。なお、第1センサ21aと第2センサ22bは、センサによっては一つのセンサで兼用しても構わない。 The memory unit 39 stores various information, data, programs, etc. In the second embodiment, the memory unit 39 stores the user U's physical information, the seating device 10's environmental information, the first sensor 21a's environmental information, the second sensor 22b's environmental information, and a seating motor function evaluation program for evaluating the user U's motor function. The environmental information of the seating device 10, the first sensor 21a, and the second sensor 22b includes the dimensions, height, and depth of the seat 11 of the seating device 10, the installation position and installation angle of the first sensor 21a, the installation position and installation angle of the second sensor 22b, and the distance between the heel 57 (see FIG. 3) of the user U and the seating device 10. Specifically, the installation position of the second sensor 22b is the distance from the seat 11 of the seating device 10 to the second sensor 22b. The installation angle of the second sensor 22b is the angle between the backrest 12 of the seating device 10 and the direction of the laser, ultrasonic wave, or radio wave emitted by the second sensor 22b. Note that a single sensor may be used as both the first sensor 21a and the second sensor 22b, depending on the type of sensor.

体幹算出部34は、第2センサ22bの測定データに基づいて、起立動作時のユーザUの体幹傾角θBを算出する。具体的には、予め設定されているユーザUの大腿部54の長さ、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離、及び、第1センサ21aの座部11に対する設置角度、第1センサ21aで経時的に測定される第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データ、座部11の奥行きの長さ、座部11から第2センサ22bまでの鉛直方向距離、及び、第2センサ22bの背もたれ部12に対する設置角度、並びに、第2センサ22bで経時的に測定される第2センサ22bからユーザUの体幹部52までの距離データに基づいて、ユーザUの体幹傾角θBを算出する。体幹傾角θBは、第2センサ22bでユーザUの体幹部52までの距離を測定する時間軸に沿って経時的に算出される。 The trunk calculation unit 34 calculates the trunk inclination angle θB of the user U during the standing up motion based on the measurement data of the second sensor 22b. Specifically, the trunk inclination angle θB of the user U is calculated based on the preset length of the thighs 54 of the user U, the distance from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the installation angle of the first sensor 21a relative to the seat 11, the distance data from the first sensor 21a to the thighs 54 of the user U measured over time by the first sensor 21a, the depth length of the seat 11, the vertical distance from the seat 11 to the second sensor 22b, the installation angle of the second sensor 22b relative to the backrest 12, and the distance data from the second sensor 22b to the trunk 52 of the user U measured over time by the second sensor 22b. The trunk inclination angle θB is calculated over time along the time axis along which the distance to the trunk 52 of the user U is measured by the second sensor 22b.

起立力学量算出部35は、体幹傾角算出部34で算出したユーザUの体幹傾角θBに基づいて、起立動作時のユーザUの起立力学量を算出する。ここで、起立力学量は、例えば、ユーザUの体幹部52の鉛直軸に対する角度、角速度、角加速度である。起立力学量は、第1センサ21a及び第2センサ22bでユーザUの大腿部54及び体幹部52までの距離を測定する時間軸に沿って経時的に算出される。 The standing up dynamics calculation unit 35 calculates the standing up dynamics of the user U during the standing up motion based on the trunk inclination angle θB of the user U calculated by the trunk inclination angle calculation unit 34. Here, the standing up dynamics is, for example, the angle, angular velocity, and angular acceleration of the trunk 52 of the user U relative to the vertical axis. The standing up dynamics is calculated over time along a time axis along which the first sensor 21a and the second sensor 22b measure the distance to the thigh 54 and trunk 52 of the user U.

起立運動機能評価部36は、起立力学量算出部35で算出した起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザUの運動機能を評価する。起立運動機能評価部36は、起立力学量のピーク値の変化に基づいてユーザUの起立動作時の運動機能を評価する。また、起立運動機能評価部36は、記憶部39に保存されている過去のユーザUの運動機能評価結果の履歴と比較して、運動機能の変化量を算出する。 The standing motor function evaluation unit 36 evaluates the motor function of the user U during the standing up movement based on the standing up dynamic quantity calculated by the standing up dynamic quantity calculation unit 35. The standing up motor function evaluation unit 36 evaluates the motor function of the user U during the standing up movement based on the change in the peak value of the standing up dynamic quantity. In addition, the standing up motor function evaluation unit 36 compares the results with the history of past motor function evaluation results of the user U stored in the memory unit 39 to calculate the amount of change in motor function.

総合運動機能評価部37は、着座運動機能評価部33で評価された着座動作時の運動機能の評価結果と、起立運動機能評価部36で評価された起立動作時の運動機能の評価結果とに基づいて、ユーザUの総合的な運動機能を評価する。また、総合運動機能評価部37は、記憶部39に保存されている過去のユーザUの運動機能評価結果の履歴と比較して、運動機能の変化量を算出する。 The overall motor function evaluation unit 37 evaluates the overall motor function of the user U based on the evaluation result of the motor function during the sitting motion evaluated by the sitting motor function evaluation unit 33 and the evaluation result of the motor function during the standing motion evaluated by the standing motor function evaluation unit 36. The overall motor function evaluation unit 37 also compares the evaluation result with the history of the past motor function evaluation results of the user U stored in the memory unit 39 to calculate the amount of change in the motor function.

次に、図8及び図9も参照して、着座運動機能評価システム1bに基づいて運動機能を評価する運動機能評価方法について説明する。図8は、実施形態2に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。図9は、実施形態2に係る着座運動機能評価システム1bで算出された起立力学量の時間変化を示すグラフである。ここでは、ユーザUが着座装置10から起立するときの動作に基づいて、ユーザUの運動機能を評価する場合について説明する。なお、着座運動機能評価システム1bでは、実施形態1と同様の方法で、ユーザUが着座装置10に着座するときの動作に基づくユーザUの運動機能評価を行うこともできる。 Next, with reference to Figs. 8 and 9, a motor function evaluation method for evaluating motor function based on the seated motor function evaluation system 1b will be described. Fig. 8 is a flowchart showing the seated motor function evaluation method according to the second embodiment. Fig. 9 is a graph showing the time change in standing dynamics calculated by the seated motor function evaluation system 1b according to the second embodiment. Here, a case where the motor function of the user U is evaluated based on the movement of the user U when standing up from the seating device 10 will be described. Note that the seated motor function evaluation system 1b can also evaluate the motor function of the user U based on the movement of the user U when sitting on the seating device 10 in a similar manner to the first embodiment.

まず、運動機能を評価するユーザUの身体情報、並びに、着座装置10、第1センサ21a及び第2センサ22bの環境情報を入力する(S30)。身体情報及び環境情報の入力は、情報処理装置30に接続されるキーボード、マウスなどの入力装置(図示せず)によって行われる。入力された身体情報及び環境情報は、記憶部39に保存される。 First, physical information of the user U whose motor function is to be evaluated, and environmental information of the seating device 10, the first sensor 21a, and the second sensor 22b are input (S30). The physical information and environmental information are input by an input device (not shown) such as a keyboard or a mouse connected to the information processing device 30. The input physical information and environmental information are stored in the memory unit 39.

リンクモデル生成部38が、入力された身体情報に基づいて図3に示す人体リンクモデル50を生成する(S32)。人体リンクモデル50の生成の際に算出された、ユーザUの体幹部52のリンク長、大腿部54のリンク長、下腿部56のリンク長は、記憶部39に保存される。 The link model generation unit 38 generates the human body link model 50 shown in FIG. 3 based on the input physical information (S32). The link lengths of the trunk 52, thighs 54, and lower legs 56 of the user U calculated when generating the human body link model 50 are stored in the memory unit 39.

ユーザUが着座装置10から起立動作を開始する。制御部40は、ユーザUの起立動作が開始されたか否かを判定し、計測開始判定を行う(S34)。計測開始判定は、例えば、第2センサ22bとユーザUの体幹部52との距離が所定以上となった状態、押しボタン又は人体感知センサなどの計測開始検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。 The user U starts standing up from the seating device 10. The control unit 40 determines whether the user U has started standing up and performs a measurement start determination (S34). The measurement start determination is performed, for example, by determining that the distance between the second sensor 22b and the user U's trunk 52 is greater than or equal to a predetermined value, or that a measurement start detection sensor (not shown) such as a push button or a human body detection sensor is turned ON, etc.

計測が開始されると、第1センサ21aは、ユーザUが着座する着座装置10の座部11に着座するユーザUの大腿傾角θLを算出できる測定データを取得する。同時に、第2センサ22bは、座部11から起立するユーザUの体幹傾角θBを算出できる測定データを取得する。具体的には、第1センサ21aは、第1センサ21aとユーザUの大腿部54との距離を測定し、時刻tごとの距離データd1tを経時的に取得する(S36)。同時に、第2センサ22bは、第2センサ22bとユーザUの体幹部52との距離を測定し、時刻tごとの距離データd2tを経時的に取得する(S36)。取得した距離データは、記憶部39に保存される。 When the measurement is started, the first sensor 21a acquires measurement data from which the thigh inclination angle θL of the user U seated on the seat 11 of the seating device 10 on which the user U sits can be calculated. At the same time, the second sensor 22b acquires measurement data from which the trunk inclination angle θB of the user U standing up from the seat 11 can be calculated. Specifically, the first sensor 21a measures the distance between the first sensor 21a and the thigh 54 of the user U, and acquires distance data d1t for each time t over time (S36). At the same time, the second sensor 22b measures the distance between the second sensor 22b and the trunk 52 of the user U, and acquires distance data d2t for each time t over time (S36). The acquired distance data is stored in the storage unit 39.

次いで、大腿傾角算出部31は、第1センサ21aの測定データに基づいて、着座動作時のユーザUの大腿傾角θLを算出する。具体的には、大腿傾角算出部31は、ユーザUの大腿部54の長さLf、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離LS1、第1センサ21aの設置角度ΦS1、及び、経時的に保存される第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データd1tを記憶部39から取得する。大腿部54の長さLfは、記憶部39に保存されているリンク長である。なお、大腿部54の長さLfは、身体情報のデータでもよい。そして、大腿傾角算出部31は、実施形態1と同様にして、座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離LS1と、ユーザUの大腿部54の長さLfと、第1センサ21aで経時的に測定した第1センサ21aからユーザUの大腿部54までの距離データd1tとに基づいて、ユーザUの大腿傾角θLを算出する。 Next, the thigh inclination calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θL of the user U during the sitting motion based on the measurement data of the first sensor 21a. Specifically, the thigh inclination calculation unit 31 acquires from the storage unit 39 the length Lf of the thigh 54 of the user U, the distance Ls1 from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the installation angle Φs1 of the first sensor 21a, and distance data d1t from the first sensor 21a to the thigh 54 of the user U, which is stored over time. The length Lf of the thigh 54 is the link length stored in the storage unit 39. The length Lf of the thigh 54 may be physical information data. Then, in the same manner as in the first embodiment, the thigh inclination angle calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θL of the user U based on the distance L from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a, the length Lf of the thigh 54 of the user U, and the distance data d1t from the first sensor 21a to the thigh 54 of the user U measured over time by the first sensor 21a.

次いで、体幹傾角算出部34は、第2センサ22bの測定データに基づいて、起立動作時のユーザUの体幹傾角θBを算出する。具体的には、体幹傾角算出部34は、大腿傾角θLに基づいて、骨盤部53の座標を算出し、算出した骨盤部53の座標に加えて、記憶部39に予め設定されており記憶部39から取得した座部11の奥行きの長さLC、座部11から第2センサ22bまでの鉛直方向距離LS2、及び、第2センサ22bの背もたれ部12に対する設置角度ΦS2、並びに、第2センサ22bで経時的に測定される第2センサ22bからユーザUの体幹部52までの距離データd2tに基づいて、ユーザUの体幹傾角θBを算出する(S38)。 Next, the trunk inclination angle calculation unit 34 calculates the trunk inclination angle θB of the user U during the standing up motion based on the measurement data of the second sensor 22b. Specifically, the trunk inclination angle calculation unit 34 calculates the coordinates of the pelvis 53 based on the thigh inclination angle θL, and calculates the trunk inclination angle θB of the user U based on the calculated coordinates of the pelvis 53, as well as the depth length L C of the seat 11, the vertical distance L S2 from the seat 11 to the second sensor 22b, and the installation angle Φ S2 of the second sensor 22b with respect to the backrest 12, which are preset in the memory unit 39 and acquired from the memory unit 39, and distance data d2t from the second sensor 22b to the trunk 52 of the user U, which are measured over time by the second sensor 22b (S38).

より具体的には、以下の方法で時刻tにおける体幹傾角θBを算出する。ここでは、まず、大腿傾角θLに基づいて、骨盤部53の座標(xt,yt)を算出する。

Figure 0007611955000003
次いで、骨盤部53の座標(xt,yt)に基づいて、骨盤部53から鉛直方向に延びる軸に対する体幹部52の角度θBtを算出する。
Figure 0007611955000004
ここで、d3tは、時刻tにおける、体幹部52と第2センサ22bの照射軸との交点と、骨盤部53との水平方向距離であり、d4tは、時刻tにおける、体幹部52と第2センサ22bの照射軸との交点と、骨盤部53との鉛直方向距離である。 More specifically, the trunk inclination angle θB at time t is calculated by the following method: First, the coordinates (x t , y t ) of the pelvis 53 are calculated based on the thigh inclination angle θL.
Figure 0007611955000003
Next, based on the coordinates (x t , y t ) of the pelvis 53 , the angle θB t of the trunk 52 with respect to an axis extending vertically from the pelvis 53 is calculated.
Figure 0007611955000004
Here, d3t is the horizontal distance between the intersection of the trunk 52 and the irradiation axis of the second sensor 22b and the pelvis 53 at time t, and d4t is the vertical distance between the intersection of the trunk 52 and the irradiation axis of the second sensor 22b and the pelvis 53 at time t.

起立力学量算出部35は、ユーザUの体幹傾角θBに基づいて、起立動作時のユーザUの起立力学量を算出する(S40)。ここでは、体幹部52と骨盤部53を起点とした鉛直軸とのなす角度θBtに基づいて、ユーザUの腰関節の角速度ωBtを起立力学量として算出する。

Figure 0007611955000005
なお、微分式の算出においては、前方差分又は後方差分などの近似解法で算出してもよい。起立力学量算出部35で算出された起立力学量の時間変化を示したグラフが図9となる。 The standing-up dynamics calculation unit 35 calculates the standing-up dynamics of the user U during the standing-up motion based on the trunk inclination angle θB of the user U (S40). Here, the angular velocity ωBt of the waist joint of the user U is calculated as the standing-up dynamics based on the angle θBt between the trunk 52 and a vertical axis starting from the pelvis 53.
Figure 0007611955000005
In addition, the differential equation may be calculated by an approximate solution such as forward difference or backward difference. A graph showing the time change of the standing dynamic amount calculated by the standing dynamic amount calculation unit 35 is shown in FIG.

ユーザUが着座装置10から起立すると、制御部40は計測終了判定を行う(S42)。計測終了判定は、例えば、第2センサ22bとユーザUの体幹部52との距離が所定以上となった状態、押しボタン又は人体感知センサなどの計測終了検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。 When the user U stands up from the seating device 10, the control unit 40 determines whether the measurement has ended (S42). The measurement end determination is performed, for example, by determining that the distance between the second sensor 22b and the torso 52 of the user U is equal to or greater than a predetermined value, or that a measurement end detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has been turned ON, etc.

計測が終了すると、起立運動機能評価部36は、起立力学量算出部35で算出した起立力学量のピーク値ωpの変化に基づいて、起立動作時のユーザUの運動機能を評価する(S44)。 When the measurement is completed, the standing motor function evaluation unit 36 evaluates the motor function of the user U during the standing movement based on the change in the peak value ωp of the standing dynamics calculated by the standing dynamics calculation unit 35 (S44).

具体的には、以下の起立運動機能評価指標のうちの1つ以上の組合せでユーザUの運動機能を評価する。起立運動機能評価指標は、(1)起立力学量のピーク値ωpが閾値以上であるか、(2)起立動作開始から起立力学量のピークまでの時間tpが閾値以下であるか、(3)起立動作開始から起立力学量のピークまでのプロットの傾きのピーク値αが閾値以上であるかである。起立力学量のピーク値ωpは、時刻tごとの起立力学量の最大値である。時間tpは、起立動作開始時刻tsと起立力学量のピーク値ωpが算出された時刻tとの差分で算出する。プロットの傾きのピーク値αは、起立動作開始時刻から起立力学量のピーク値ωpが算出された時刻tまで、時刻tごとのプロットの傾きを算出し、プロットの傾きの最大値とする。 Specifically, the motor function of user U is evaluated using a combination of one or more of the following standing motor function evaluation indexes. The standing motor function evaluation indexes are (1) whether the peak value ωp of the standing dynamics is equal to or greater than a threshold, (2) whether the time tp from the start of the standing movement to the peak of the standing dynamics is equal to or less than a threshold, and (3) whether the peak value α of the slope of the plot from the start of the standing movement to the peak of the standing dynamics is equal to or greater than a threshold. The peak value ωp of the standing dynamics is the maximum value of the standing dynamics for each time t. The time tp is calculated as the difference between the start time ts of the standing movement and the time t at which the peak value ωp of the standing dynamics is calculated. The peak value α of the slope of the plot is calculated as the maximum value of the slope of the plot for each time t from the start time of the standing movement to the time t at which the peak value ωp of the standing dynamics is calculated.

起立運動機能評価部36は、上記で算出した起立運動機能評価指標のうちの1つ以上の組合せでユーザUの起立動作の運動機能を評価する。指標を満たせば運動機能を良好と判定する。運動機能の評価結果は、記憶部39に保存される。 The standing motor function evaluation unit 36 evaluates the motor function of the user U in the standing movement by a combination of one or more of the standing motor function evaluation indexes calculated above. If the indexes are satisfied, the motor function is determined to be good. The evaluation result of the motor function is stored in the memory unit 39.

ユーザUの運動機能の評価が終了すると、運動機能の評価結果が表示装置45に表示される(S46)。評価結果は、運動機能が良好か要改善かを示す。このとき、実施形態1と同様にして着座動作時の運動機能の評価を行い、着座動作時の運動機能の評価結果と、起立動作時の運動機能の評価結果とをそれぞれ表示してもよい。また、総合運動機能評価部37において、着座動作時の運動機能の評価結果と、起立動作時の運動機能の評価結果とにそれぞれ所定の係数を掛けて足し合わせて、総合的な運動機能の評価結果を示してもよい。また、今回の評価結果を前回の評価結果と比較して、運動機能の向上又は低下を示してもよい。ユーザUは表示装置45に表示される運動機能の評価結果を確認する。 When the evaluation of the motor function of the user U is completed, the evaluation result of the motor function is displayed on the display device 45 (S46). The evaluation result indicates whether the motor function is good or needs improvement. At this time, the evaluation of the motor function during the sitting motion may be performed in the same manner as in embodiment 1, and the evaluation result of the motor function during the sitting motion and the evaluation result of the motor function during the standing motion may be displayed separately. In addition, the overall motor function evaluation unit 37 may multiply the evaluation result of the motor function during the sitting motion and the evaluation result of the motor function during the standing motion by a predetermined coefficient, respectively, and add them together to display the overall evaluation result of the motor function. In addition, the current evaluation result may be compared with the previous evaluation result to indicate an improvement or deterioration of the motor function. The user U checks the evaluation result of the motor function displayed on the display device 45.

[実施形態3]
次に、図10及び図11を参照して、本発明の実施形態3に係る着座運動機能評価システム1cについて説明する。図10は、実施形態3に係る着座運動機能評価システム1cの側面図である。図11は、実施形態3に係る着座運動機能評価システム1cの構成を示すブロック図である。以下、実施形態3について、実施形態1及び実施形態2と異なる事項について説明する。
[Embodiment 3]
Next, a seated motor function evaluation system 1c according to embodiment 3 of the present invention will be described with reference to Fig. 10 and Fig. 11. Fig. 10 is a side view of the seated motor function evaluation system 1c according to embodiment 3. Fig. 11 is a block diagram showing the configuration of the seated motor function evaluation system 1c according to embodiment 3. Below, differences between embodiment 3 and embodiments 1 and 2 will be described.

図10及び図11に示すように、着座運動機能評価システム1cは、着座装置10と、第1センサ21cと、第2センサ22cと、情報処理装置30と、表示装置45とを備える。着座装置10は、座部11のみで構成されてもよいし、座部11と背もたれ部12とを備えてもよい。 As shown in Figs. 10 and 11, the seating motor function evaluation system 1c includes a seating device 10, a first sensor 21c, a second sensor 22c, an information processing device 30, and a display device 45. The seating device 10 may be composed of only a seat portion 11, or may include a seat portion 11 and a backrest portion 12.

実施形態3では、第1センサ21c及び第2センサ22cは、ユーザUが着座又は起立する際に、ユーザUの大腿部54までの距離及びユーザUの体幹部52までの距離を測れる深度センサである。ここで、深度センサとは、各画素値が距離情報を持つ画像(距離画像)を得ることのできるセンサであり、例えば、Kinect(Microsoft製)などである。実施形態3では、第1センサ21c及び第2センサ22cは、1個の深度センサによって構成される。第1センサ21c及び第2センサ22cは、着座動作又は起立動作を行うユーザUの全身を撮影できる距離Lだけ着座装置10から離間した位置に、着座動作又は起立動作を行うユーザUの全身を撮影できるように配置される。 In the third embodiment, the first sensor 21c and the second sensor 22c are depth sensors that can measure the distance to the thigh 54 of the user U and the distance to the trunk 52 of the user U when the user U sits down or stands up. Here, the depth sensor is a sensor that can obtain an image (distance image) in which each pixel value has distance information, such as Kinect (manufactured by Microsoft). In the third embodiment, the first sensor 21c and the second sensor 22c are each configured with one depth sensor. The first sensor 21c and the second sensor 22c are disposed at a position separated from the seating device 10 by a distance L D that can capture the entire body of the user U performing the sitting or standing up motion, so as to capture the entire body of the user U performing the sitting or standing up motion.

実施形態3では、情報処理装置30は、実施形態2と同様に、大腿傾角算出部31と、着座力学量算出部32と、着座運動機能評価部33と、体幹傾角算出部34と、起立力学量算出部35と、起立運動機能評価部36と、総合運動機能評価部37と、リンクモデル生成部38と、記憶部39と、制御部40とを備える。情報処理装置30は、例えば、コンピュータである。 In the third embodiment, the information processing device 30, like the second embodiment, includes a thigh inclination angle calculation unit 31, a sitting dynamics calculation unit 32, a sitting motor function evaluation unit 33, a trunk inclination angle calculation unit 34, a standing dynamics calculation unit 35, a standing motor function evaluation unit 36, a total motor function evaluation unit 37, a link model generation unit 38, a memory unit 39, and a control unit 40. The information processing device 30 is, for example, a computer.

記憶部39は、種々の情報、データ、プログラムなどを記憶する。実施形態3では、記憶部39には、ユーザUの身体情報、及び、ユーザUの運動機能を評価する着座運動機能評価プログラムが保存されている。また、記憶部39には、第1センサ21c及び第2センサ22cによって取得された距離画像からユーザUの動作を抽出するための解析ソフトが搭載されている。一方、記憶部39には、着座装置10、第1センサ21c及び第2センサ22cの環境情報を保存する必要はない。さらに、記憶部39には、着座運動機能評価プログラムによって評価されたユーザUの運動機能の評価結果が保存される。運動機能の評価結果は、過去の評価結果も履歴として保存される。ユーザUの身体情報及び運動機能評価結果は、ユーザUごとに保存される。 The storage unit 39 stores various information, data, programs, and the like. In the third embodiment, the storage unit 39 stores the physical information of the user U and a seated motor function evaluation program for evaluating the motor function of the user U. The storage unit 39 also includes analysis software for extracting the motion of the user U from the distance images acquired by the first sensor 21c and the second sensor 22c. On the other hand, the storage unit 39 does not need to store the environmental information of the seating device 10, the first sensor 21c, and the second sensor 22c. Furthermore, the storage unit 39 stores the evaluation results of the motor function of the user U evaluated by the seated motor function evaluation program. The evaluation results of the motor function, including past evaluation results, are stored as history. The physical information and motor function evaluation results of the user U are stored for each user U.

次に、図12~図14も参照して、着座運動機能評価システム1cに基づいて運動機能を評価する着座運動機能評価方法について説明する。図12は、実施形態3に係る着座運動機能評価方法を示すフローチャートである。図13は、実施形態3に係る着座運動機能評価システム1cで算出された着座力学量の時間変化を示すグラフである。図14は、実施形態3に係る着座運動機能評価システム1cで算出された起立力学量の時間変化を示すグラフである。着座運動機能評価方法の各処理は、情報処理装置30に格納されている着座運動機能評価プログラムによって実行される。ここでは、ユーザUが着座装置10に着座するとき及び着座装置10から起立するときの動作に基づいて、ユーザUの運動機能を評価する場合について説明する。 Next, with reference to Figs. 12 to 14, a seating motor function evaluation method for evaluating motor function based on the seating motor function evaluation system 1c will be described. Fig. 12 is a flowchart showing the seating motor function evaluation method according to the third embodiment. Fig. 13 is a graph showing the time change in the sitting dynamics calculated by the seating motor function evaluation system 1c according to the third embodiment. Fig. 14 is a graph showing the time change in the standing dynamics calculated by the seating motor function evaluation system 1c according to the third embodiment. Each process of the seating motor function evaluation method is executed by a seating motor function evaluation program stored in the information processing device 30. Here, a case where the motor function of the user U is evaluated based on the actions of the user U when sitting on the seating device 10 and when standing up from the seating device 10 will be described.

まず、運動機能を評価するユーザUの身体情報を入力する(S50)。身体情報の入力は、情報処理装置30に接続されるキーボード、マウスなどの入力装置(図示せず)によって行われる。入力された身体情報は、記憶部39に保存される。 First, physical information of the user U whose motor function is to be evaluated is input (S50). The physical information is input by an input device (not shown) such as a keyboard or a mouse connected to the information processing device 30. The input physical information is stored in the memory unit 39.

リンクモデル生成部38が、入力された身体情報に基づいて図3に示す人体リンクモデル50を生成する(S52)。人体リンクモデル50の生成の際に算出された、ユーザUの体幹部52のリンク長、大腿部54のリンク長、下腿部56のリンク長は、記憶部39に保存される。 The link model generation unit 38 generates the human body link model 50 shown in FIG. 3 based on the input physical information (S52). The link lengths of the trunk 52, thighs 54, and lower legs 56 of the user U calculated when generating the human body link model 50 are stored in the memory unit 39.

ユーザUが着座装置10に着座するときの動作に基づいてユーザUの運動機能を評価する場合は、制御部40は、ユーザUの着座動作が開始されたか否かを判定し、計測開始判定を行う(S54)。計測開始判定は、例えば、押しボタン又は人体感知センサなどの計測開始検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。リアルタイムに第1センサ21cで取得した距離画像を解析してユーザUの姿勢を検出できる場合は、ユーザUが着座を開始する前の特定の姿勢となったことを検出したときに計測開始と判定してもよい。 When evaluating the motor function of the user U based on the user U's movements when sitting on the seating device 10, the control unit 40 determines whether the user U has started to sit down and performs a measurement start determination (S54). The measurement start determination is performed, for example, by determining whether a measurement start detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has been turned on. If the user U's posture can be detected by analyzing the distance image acquired by the first sensor 21c in real time, the measurement start may be determined when it is detected that the user U has assumed a specific posture before starting to sit down.

計測が開始されると、第1センサ21cは、ユーザUの着座動作を撮影した距離画像を経時的に取得する(S56)。取得した距離画像は、記憶部39に保存される。 When measurement starts, the first sensor 21c acquires distance images capturing the user U's sitting motion over time (S56). The acquired distance images are stored in the memory unit 39.

ユーザUが着座装置10に着座すると、制御部40は計測終了判定を行う(S58)。計測終了判定は、例えば、押しボタン又は人体感知センサなどの計測終了検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。リアルタイムに第1センサ21cで取得した距離画像を解析してユーザUの姿勢を検出できる場合は、ユーザUが着座したときの特定の姿勢となったことを検出したときに計測終了と判定してもよい。 When the user U sits on the seating device 10, the control unit 40 determines whether the measurement has ended (S58). The measurement end determination is performed, for example, by determining whether a measurement end detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has turned ON. If the posture of the user U can be detected in real time by analyzing the distance image acquired by the first sensor 21c, the measurement may be determined to have ended when it is detected that the user U has assumed a specific posture when seated.

計測が終了すると、大腿傾角算出部31は、第1センサ21cで取得した距離画像に基づいて、記憶部39に搭載されている距離画像からユーザUの動作を抽出するための解析ソフトを使用して、時刻tにおける大腿部54と座部11とのなす角度であるユーザUの大腿傾角θLtを算出する(S60)。その後、実施形態1で示したのと同様に、着座力学算出部32が着座動作時のユーザUの着座力学量を算出し(S62)、着座運動機能評価部33が着座動作時のユーザUの運動機能を評価する(S64)。運動機能の評価結果は、記憶部39に保存される。 When the measurement is completed, the thigh inclination angle calculation unit 31 calculates the thigh inclination angle θLt of the user U, which is the angle between the thigh 54 and the seat 11 at time t, based on the distance image acquired by the first sensor 21c and using analysis software for extracting the motion of the user U from the distance image stored in the storage unit 39 (S60). Thereafter, as in the first embodiment, the sitting dynamics calculation unit 32 calculates the sitting dynamics of the user U during the sitting motion (S62), and the sitting motor function evaluation unit 33 evaluates the motor function of the user U during the sitting motion (S64). The evaluation result of the motor function is stored in the storage unit 39.

ユーザUが着座装置10から起立するときの動作に基づいてユーザUの運動機能を評価する場合は、制御部40は、ユーザUの起立動作が開始されたか否かを判定し、計測開始判定を行う(S54)。計測開始判定は、着座動作時と同様に、例えば、押しボタン又は人体感知センサなどの計測開始検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。リアルタイムに第2センサ22cで取得した距離画像を解析してユーザUの姿勢を検出できる場合は、ユーザUが起立を開始する前の特定の姿勢となったことを検出したときに計測開始と判定してもよい。 When evaluating the motor function of user U based on the movement of user U when standing up from the seating device 10, the control unit 40 judges whether user U has started standing up and judges whether measurement has started (S54). The measurement start judgment is performed, as in the case of the sitting down movement, by judging whether a measurement start detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has been turned on. If the posture of user U can be detected by analyzing the distance image acquired by the second sensor 22c in real time, it may be judged that measurement has started when it is detected that user U has assumed a specific posture before starting to stand up.

計測が開始されると、第2センサ22cは、ユーザUの起立動作を撮影した距離画像を経時的に取得する(S56)。取得した距離画像は、記憶部39に保存される。 When measurement starts, the second sensor 22c acquires distance images capturing the standing-up movement of the user U over time (S56). The acquired distance images are stored in the memory unit 39.

ユーザUが着座装置10から起立すると、制御部40は計測終了判定を行う(S58)。計測終了判定は、着座動作時と同様に、例えば、押しボタン又は人体感知センサなどの計測終了検知センサ(図示せず)がONとなった状態などを判定して行われる。リアルタイムに第2センサ22cで取得した距離画像を解析してユーザUの姿勢を検出できる場合は、ユーザUが起立したときの特定の姿勢となったことを検出したときに計測終了と判定してもよい。 When the user U stands up from the seating device 10, the control unit 40 determines whether the measurement has ended (S58). The measurement end determination is performed, as in the case of the seating action, by determining whether a measurement end detection sensor (not shown), such as a push button or a human body detection sensor, has turned ON. If the posture of the user U can be detected in real time by analyzing the distance image acquired by the second sensor 22c, the measurement may be determined to have ended when it is detected that the user U has assumed a specific posture when standing up.

計測が終了すると、体幹傾角算出部34は、第2センサ22cで取得した距離画像に基づいて、記憶部39に搭載されている距離画像からユーザUの動作を抽出するための解析ソフトを使用して、時刻tにおける骨盤部53から鉛直方向に延びる軸に対する体幹部52の角度であるユーザUの体幹傾角θBtを算出する(S60)。その後、実施形態2で示したのと同様に、起立力学算出部35が起立動作時のユーザUの起立力学量を算出し(S62)、起立運動機能評価部36が起立動作時のユーザUの運動機能を評価する(S64)。運動機能の評価結果は、記憶部39に保存される。 When the measurement is completed, the trunk inclination calculation unit 34 calculates the trunk inclination angle θBt of the user U, which is the angle of the trunk 52 with respect to the axis extending vertically from the pelvis 53 at time t, based on the distance image acquired by the second sensor 22c and using analysis software for extracting the movement of the user U from the distance image stored in the storage unit 39 (S60). Thereafter, as in the second embodiment, the standing-up dynamics calculation unit 35 calculates the standing-up dynamics of the user U during the standing-up movement (S62), and the standing-up motor function evaluation unit 36 evaluates the motor function of the user U during the standing-up movement (S64). The evaluation result of the motor function is stored in the storage unit 39.

着座力学量算出部32で算出された着座力学量の時間変化を示したグラフが図13となる。また、起立力学量算出部35で算出された起立力学量の時間変化を示したグラフが図14となる。 Figure 13 is a graph showing the change over time in the seating dynamics calculated by the seating dynamics calculation unit 32. Figure 14 is a graph showing the change over time in the standing dynamics calculated by the standing dynamics calculation unit 35.

ユーザUの運動機能の評価が終了すると、運動機能の評価結果が表示装置45に表示される(S66)。評価結果は、運動機能の良好か要改善かを示す。このとき、着座動作時の運動機能の評価及び起立動作時の運動機能評価の両方を行った場合は、着座動作時の運動機能の評価結果と、起立動作時の運動機能の評価結果とをそれぞれ表示してもよい。また、総合運動機能評価部37において、着座動作時の運動機能の評価結果と、起立動作時の運動機能の評価結果とにそれぞれ所定の係数を掛けて足し合わせて、総合的な運動機能の評価結果を示してもよい。また、今回の評価結果を前回の評価結果と比較して、運動機能の向上又は低下を示してもよい。ユーザUは表示装置45に表示される運動機能の評価結果を確認する。 When the evaluation of the user U's motor function is completed, the evaluation result of the motor function is displayed on the display device 45 (S66). The evaluation result indicates whether the motor function is good or needs improvement. At this time, if the evaluation of the motor function during both the sitting down motion and the standing up motion is performed, the evaluation result of the motor function during the sitting down motion and the evaluation result of the motor function during the standing up motion may be displayed separately. In addition, the overall motor function evaluation unit 37 may multiply the evaluation result of the motor function during the sitting down motion and the evaluation result of the motor function during the standing up motion by a predetermined coefficient, respectively, and add them together to display the overall evaluation result of the motor function. In addition, the current evaluation result may be compared with the previous evaluation result to indicate an improvement or deterioration of the motor function. The user U checks the evaluation result of the motor function displayed on the display device 45.

次に、実施形態1~実施形態3に係る運動機能評価システム1a,1b,1cについて、実施例を挙げて具体的に説明する。 Next, the motor function evaluation systems 1a, 1b, and 1c according to embodiments 1 to 3 will be specifically described using examples.

本実施例では、実施形態2の着座運動機能評価システム1bを用いて着座動作時及び起立動作時の運動機能の評価を行う。ここでは、人体の運動に関する専門知識を有する作業療法士に、以下に示す特徴的な着座動作2種類及び起立動作2種類を、それぞれ9回ずつ模擬してもらい、運動機能を評価する。着座運動機能評価指標には着座力学量(角速度ωL)のピーク値ωpを用い、起立運動機能評価指標には起立力学量(角速度ωB)のピーク値ωpを用いて評価を実施した。 In this example, the seated motor function evaluation system 1b of embodiment 2 is used to evaluate motor function during sitting and standing movements. Here, an occupational therapist with specialized knowledge of human movement is asked to simulate two characteristic sitting movements and two characteristic standing movements shown below nine times each, and motor function is evaluated. The peak value ωp of the sitting dynamics (angular velocity ωL) was used as the seated motor function evaluation index, and the peak value ωp of the standing dynamics (angular velocity ωB) was used as the standing motor function evaluation index.

2種類の着座動作及び2種類の起立動作は以下のとおりである。
着座動作A:健常な人の座り方(一定速度で座る)
着座動作B:着座時に体重を支えきれず座面にドスンと着く座り方(衰えの見られる座り方)
起立動作A:健常な人の立ち上がり方(体幹を使って重心移動しながら立ち上がる)
起立動作B:体幹筋が衰え背筋を使う立ち上がり方(衰えの見られる立ち上がり方)
The two types of sitting motions and the two types of standing motions are as follows.
Sitting down motion A: How a healthy person sits (sitting down at a constant speed)
Sitting motion B: Sitting motion where the body weight is not supported and the seat slams down on the floor (a sitting motion that shows signs of decline)
Standing up motion A: How a healthy person stands up (standing up while shifting the center of gravity using the trunk)
Standing up B: Standing up using the back muscles due to weakened core muscles (a weakened way of standing up)

身体情報、並びに、着座装置10、第1センサ21a及び第2センサ22bの環境情報は以下のとおりである。
<身体情報>
大腿部54の長さLf:366mm
<環境情報>
座部11の基準位置111から第1センサ21aまでの距離LS1:130mm
第1センサ21aの設置角度ΦS1:63.5°
座部の奥行の長さLC:550mm
座部11から第2センサ22bまでの距離LS2:465mm
第2センサ22bの設置角度ΦS2:90°
第1センサ21a及び第2センサ22bのサンプリング周期Δt:0.033sec
The physical information and the environmental information of the seating device 10, the first sensor 21a, and the second sensor 22b are as follows.
<Physical information>
Length of thigh 54 Lf : 366 mm
<Environmental Information>
Distance L S1 from the reference position 111 of the seat 11 to the first sensor 21a: 130 mm
Installation angle Φ S1 of first sensor 21a: 63.5°
Seat depth L C : 550mm
Distance L S2 from the seat 11 to the second sensor 22b: 465 mm
Installation angle Φ S2 of second sensor 22b: 90°
Sampling period Δt of the first sensor 21a and the second sensor 22b: 0.033 sec

作業療法士が着座動作A、着座動作B、起立動作A及び起立動作Bを行い、上記実施形態1及び実施形態2で示したようにして、着座力学量(角速度ωL)のピーク値ωp及び起立力学量(角速度ωB)のピーク値ωpを算出した結果を、表1、表2、図15及び図16に示す。表1は、作業療法士が着座動作A及び着座動作Bを9回ずつ行った結果を示す。表2は、作業療法士が起立動作A及び起立動作Bを9回ずつ行った結果を示す。図15は、本実施例の実験結果を示す図で、着座力学量(角速度ωL)のピーク値ωpを比較した図である。図16は、本実施例の実験結果を示す図で、起立力学量(角速度ωB)のピーク値ωpを比較した図である。図15及び図16は、表1及び表2に示したデータを箱ひげ図で図示している。 The occupational therapist performed sitting motion A, sitting motion B, standing motion A, and standing motion B, and calculated the peak value ωp of the sitting dynamics (angular velocity ωL) and the peak value ωp of the standing dynamics (angular velocity ωB) as shown in the above-mentioned embodiment 1 and embodiment 2. The results are shown in Table 1, Table 2, Fig. 15, and Fig. 16. Table 1 shows the results of the occupational therapist performing sitting motion A and sitting motion B nine times each. Table 2 shows the results of the occupational therapist performing standing motion A and standing motion B nine times each. Fig. 15 shows the experimental results of this embodiment, comparing the peak values ωp of the sitting dynamics (angular velocity ωL). Fig. 16 shows the experimental results of this embodiment, comparing the peak values ωp of the standing dynamics (angular velocity ωB). Figs. 15 and 16 show the data shown in Tables 1 and 2 in box and whisker plots.

Figure 0007611955000006
Figure 0007611955000006

Figure 0007611955000007
Figure 0007611955000007

一般に、着座動作では遠心性収縮を行う大腿四頭筋を評価しており、大腿四頭筋が衰えてくると、上半身の体重を支えきれず、座部11にドスンと着くという特徴が現れる。また、姿勢不良などの影響で重心が後方となりバランスが取れない場合も、同様の現象が発生する。一方、起立動作では求心性収縮を行う体幹筋を評価しており、体幹筋が衰えてくると、重心移動を補うため背筋を使って勢いを付けて立ち上がる特性が現れる。 In general, the quadriceps muscles, which perform eccentric contraction, are evaluated in the sitting motion, and as the quadriceps muscles weaken, they are unable to support the weight of the upper body, resulting in the person landing with a thud on the seat 11. The same phenomenon occurs when the center of gravity is shifted backwards due to poor posture or other factors, resulting in loss of balance. On the other hand, the trunk muscles, which perform centripetal contraction, are evaluated in the standing motion, and as the trunk muscles weaken, the person will tend to stand up using the back muscles to gain momentum in order to compensate for the shift in the center of gravity.

着座動作では、例えば、着座力学量のピーク値ωpの閾値を-100に設定する。上記実施形態1で示したように、着座力学量のピーク値ωpが閾値以上であれば衰えなし(○)、閾値未満であれば衰えあり(×)と評価できる。これに基づき、表1及び図15の結果を参照すると、着座動作Aでは衰えなし、着座動作Bでは衰えありと評価できていることが確認できる。 For seating movements, for example, the threshold value of the peak value ωp of the seating dynamic quantity is set to -100. As shown in the above embodiment 1, if the peak value ωp of the seating dynamic quantity is equal to or greater than the threshold value, it can be evaluated as no weakening (○), and if it is less than the threshold value, it can be evaluated as weakening (×). Based on this, and referring to the results in Table 1 and Figure 15, it can be confirmed that seating movement A can be evaluated as no weakening, and seating movement B can be evaluated as weakening.

起立動作では、例えば、起立力学量のピーク値ωpの閾値を60に設定する。上記実施形態2で示したように、起立力学量のピーク値ωpが閾値以上であれば衰えなし(○)、閾値未満であれば衰えあり(×)と評価できる。これに基づき、表2及び図16の結果を参照すると、起立動作Aでは衰えなし、起立動作Bでは衰えありと評価できていることが確認できる。 For the standing up movement, for example, the threshold value of the peak value ωp of the standing up dynamic quantity is set to 60. As shown in the above embodiment 2, if the peak value ωp of the standing up dynamic quantity is equal to or greater than the threshold value, it can be evaluated as no weakening (○), and if it is less than the threshold value, it can be evaluated as having weakening (×). Based on this, and referring to the results in Table 2 and Figure 16, it can be confirmed that the standing up movement A can be evaluated as having no weakening, and the standing up movement B can be evaluated as having weakening.

一方で、図15と図16とを比較すると、起立動作の平均の差は、着座動作の平均の差に比べて小さい。さらに、表2から見られるように、起立動作Bは、背筋を使って立ち上がるときに勢いをつけて立ち上がる傾向があり、そのときの力の加減でωpのバラツキが大きくなる。このことから、起立力学量による評価は、着座力学量による評価に比べて誤って評価する確率が高くなり、精度が下がることが分かる。以上のことから、着座動作の方が運動機能の衰えの結果を得やすいことが確認できた。 On the other hand, when comparing Figures 15 and 16, the average difference in the standing up movement is smaller than the average difference in the sitting down movement. Furthermore, as can be seen from Table 2, with standing up movement B, there is a tendency for momentum to be gained when using the back muscles to stand up, and the variation in ωp increases depending on the amount of force used at that time. This shows that evaluation based on standing up dynamics has a higher probability of erroneous evaluation and lower accuracy than evaluation based on sitting down dynamics. From the above, it was confirmed that sitting down movement is easier to obtain results on the decline of motor function.

次に、着座動作時の運動機能の評価結果と起立動作時の運動機能の評価結果とを総合した総合評価の具体例について説明する。 Next, we will explain a specific example of an overall evaluation that combines the evaluation results of motor function during sitting and standing movements.

着座動作A、着座動作B、起立動作A及び起立動作Bを組み合わせると、4種類の動作が考えられる。すなわち、着座動作及び起立動作ともに衰えなしの場合、着座動作又は起立動作の一方に衰えありの場合、着座動作及び起立動作ともに衰えありの場合である。着座動作及び起立動作の評価結果をそれぞれ衰えなしの場合は○で、衰えありの場合は×で表したとき、4種類の動作に対応する人の例は表3のようになる。 By combining sitting down motion A, sitting down motion B, standing up motion A and standing up motion B, four types of motions are possible. That is, there are cases where there is no decline in both sitting down motion and standing up motion, cases where there is decline in either sitting down motion or standing up motion, and cases where there is decline in both sitting down motion and standing up motion. When the evaluation results of sitting down motion and standing up motion are represented by ○ for no decline and × for decline, examples of people who correspond to the four types of motion are as shown in Table 3.

Figure 0007611955000008
Figure 0007611955000008

総合評価の1例として、表3に示した4種類の評価を、以下のようにして4段階で評価することができる。
・着座動作及び起立動作ともに衰えなし(○)のとき:衰えなし(◎)
・着座動作は衰えなし(○)で起立動作は衰えあり(×)のとき:衰えはないが立ち上がり方に注意が必要(○)
・着座動作は衰えあり(×)で起立動作は衰えなし(○)のとき:やや衰えあり(△)
・着座動作及び起立動作ともに衰えあり(×)のとき:衰えあり(×)
このようにして総合評価を行った結果を表4に示す。
As an example of a comprehensive evaluation, the four types of evaluation shown in Table 3 can be evaluated on a four-level scale as follows.
・When there is no decline in both sitting and standing movements (○): No decline (◎)
・When there is no decline in sitting (○) but there is decline in standing (×): There is no decline, but care must be taken when standing up (○)
・When the sitting down movement is weakened (×) and the standing up movement is not weakened (○): There is some weakening (△)
・If both sitting and standing movements are weakened (×): Weakened (×)
The results of the overall evaluation performed in this manner are shown in Table 4.

Figure 0007611955000009
Figure 0007611955000009

また、総合評価の他の1例として、遠心性収縮と求心性収縮とでは収縮時に必要な筋力に差があり、遠心性収縮の方が難しいことを考慮して、着座動作時の運動機能の評価結果及び起立動作時の運動機能の評価結果を点数化して評価することもできる。具体的には、着座動作時の運動機能の評価結果と起立動作時の運動機能の評価結果とに対し、例えば、衰えなし○=100点、衰えあり×=0点とし、着座動作時の運動機能の評価結果には係数0.7、起立動作時の運動機能の評価結果には係数0.3とする。そして、着座動作時の運動機能の評価結果の点数に係数をかけ、起立動作時の運動機能の評価結果の点数に係数をかけ、その後に足し合わせることで、総合評価を算出することもできる。このようにして総合評価を行った結果を表5に示す。 As another example of the overall evaluation, taking into consideration the difference in muscle strength required for eccentric contraction and concentric contraction, with eccentric contraction being more difficult, the evaluation results of the motor function during the sitting down movement and the evaluation results of the motor function during the standing up movement can be scored and evaluated. Specifically, for the evaluation results of the motor function during the sitting down movement and the evaluation results of the motor function during the standing up movement, for example, ○ = 100 points for no decline, × = 0 points for decline, and a coefficient of 0.7 for the evaluation result of the motor function during the sitting down movement and a coefficient of 0.3 for the evaluation result of the motor function during the standing up movement. The overall evaluation can then be calculated by multiplying the score of the evaluation result of the motor function during the sitting down movement by the coefficient, multiplying the score of the evaluation result of the motor function during the standing up movement by the coefficient, and then adding them together. The results of the overall evaluation performed in this manner are shown in Table 5.

Figure 0007611955000010
Figure 0007611955000010

表4又は表5のようにして表示することで、ユーザUには自身の現在の運動機能の状態が理解しやすくなる。 By displaying it as in Table 4 or Table 5, it becomes easier for user U to understand the current state of his or her motor function.

以上のように、本発明の着座運動機能評価システム1a,1b,1cでは、主として着座動作に着目し、着座動作中のユーザUの状態を測定して運動機能の評価を行っている。これにより、遠心性収縮と求心性収縮とからなる動的な筋肉の収縮のうちの、衰えが見えやすい遠心性収縮に着目してユーザUの運動機能の評価を行うことができる。その結果、ユーザUの運動機能を正確に評価することができる。このように正確に運動機能を評価することで、ユーザUの介護が必要になるリスクを正確に判断することができる。 As described above, the seated motor function evaluation systems 1a, 1b, and 1c of the present invention focus primarily on the seated movement, and evaluate the motor function by measuring the state of the user U during the seated movement. This makes it possible to evaluate the motor function of the user U by focusing on eccentric contraction, which is the dynamic muscle contraction consisting of eccentric contraction and concentric contraction and is the one that is most likely to show signs of weakening. As a result, the motor function of the user U can be accurately evaluated. By accurately evaluating the motor function in this way, it is possible to accurately determine the risk of the user U needing nursing care.

また、本発明の着座運動機能評価システム1a,1b,1cでは、着座装置10に取り付けられた第1センサ21a及び/又は第2センサ22b、若しくは、着座装置10から離間して設けられた第1センサ21c及び/又は第2センサ22cを用いてユーザUの着座力学量及び/又は起立力学量を算出している。これにより、計測装置をユーザUに取り付ける必要がなくなる。その結果、日常生活での測定が気軽に行えるだけに留まらず、検査として測定する場合でも、ユーザUは日常生活と同様にリラックスして行動でき、より正確にユーザUの運動機能を評価することができる。 In addition, in the seated motor function evaluation systems 1a, 1b, and 1c of the present invention, the sitting mechanical quantities and/or standing mechanical quantities of the user U are calculated using the first sensor 21a and/or the second sensor 22b attached to the seating device 10, or the first sensor 21c and/or the second sensor 22c provided at a distance from the seating device 10. This eliminates the need to attach a measuring device to the user U. As a result, not only can measurements be easily performed in daily life, but even when measurements are taken as part of an examination, the user U can act in a relaxed manner similar to that in daily life, allowing the motor function of the user U to be evaluated more accurately.

また、日常生活の中でユーザUが着座及び起立する着座装置10を利用して運動機能評価システム1a,1b,1cを構築することで、ユーザUは常に自身の運動機能を把握することができる。また、ユーザUは、自身の運動機能の評価結果を顧みて運動機能の向上を試みることができ、運動機能が低下することによって要介護状態となるリスクを低減することができる。特に、本発明の運動機能評価システム1a,1b,1cでは、過去の運動機能の評価結果も記憶部39に記憶している。これにより、ユーザUは、運動機能の評価結果を過去の評価結果と比較して確認することができ、運動機能の継続的な変化を確認することができるため、運動機能の維持または改善に効果的に利用することができる。 In addition, by constructing the motor function evaluation system 1a, 1b, 1c using the seating device 10 on which the user U sits and stands in daily life, the user U can always be aware of his or her own motor function. The user U can also review the evaluation results of his or her own motor function and attempt to improve it, thereby reducing the risk of becoming in need of care due to a decline in motor function. In particular, in the motor function evaluation system 1a, 1b, 1c of the present invention, past motor function evaluation results are also stored in the memory unit 39. This allows the user U to compare the evaluation results of motor function with past evaluation results and to confirm ongoing changes in motor function, which can be effectively used to maintain or improve motor function.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。 Although an embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、第1センサ21a,21c及び第2センサ22b,22cに測距センサ又は深度センサを用いたが、必ずしもこの構成でなくてもよい。例えば、第1センサ21a,21c及び第2センサ22b,22cには、ビデオカメラ、モーションセンサ、光学式モーションキャプチャなどを用いることができる。ビデオカメラを用いる場合には、AI技術等を用いてビデオカメラで取得した動画像から骨格分析を行い、着座力学量及び起立力学量を算出する。モーションセンサを用いる場合は、加速度センサ又はジャイロセンサが組み込まれた装置を、ユーザUの身体各部に装着し、モーションセンサで検出したユーザUの動作から大腿傾角θL及び体幹傾角θBを算出する。光学式モーションキャプチャを用いる場合は、ユーザUの身体各部にマーカを貼付し、周囲に設置したカメラでマーカ位置をトレースして、着座力学量及び起立力学量を算出する。 For example, in the above embodiment, distance measuring sensors or depth sensors are used for the first sensors 21a, 21c and the second sensors 22b, 22c, but this configuration is not necessarily required. For example, video cameras, motion sensors, optical motion capture, etc. can be used for the first sensors 21a, 21c and the second sensors 22b, 22c. When a video camera is used, a skeletal analysis is performed from the moving images captured by the video camera using AI technology, etc., to calculate the sitting dynamics and the standing dynamics. When a motion sensor is used, a device incorporating an acceleration sensor or gyro sensor is attached to each part of the user U's body, and the thigh tilt angle θL and the trunk tilt angle θB are calculated from the movements of the user U detected by the motion sensor. When optical motion capture is used, markers are attached to each part of the user U's body, and the marker positions are traced with cameras installed in the vicinity to calculate the sitting dynamics and the standing dynamics.

第1センサ21a,21c及び第2センサ22b,22cとして測距センサ、深度センサ又はビデオカメラを用いた場合は、非装着型として構成でき、気軽に使うことができる。一方、第1センサ21a,21c及び第2センサ22b,22cとしてモーションセンサ又は光学式モーションキャプチャを用いた場合は、高精度な測定を行うことができ、より精度よくユーザUの運動機能を評価することができる。第1センサ21a,21c及び第2センサ22b,22cにいずれのセンサを用いた場合も、ユーザUの運動機能を評価でき、ユーザUの身体の衰えのリスクを十分に評価することができる。 When distance sensors, depth sensors or video cameras are used as the first sensors 21a, 21c and the second sensors 22b, 22c, they can be configured as non-wearable sensors and can be used easily. On the other hand, when motion sensors or optical motion capture are used as the first sensors 21a, 21c and the second sensors 22b, 22c, highly accurate measurements can be performed, and the motor function of the user U can be evaluated more accurately. Regardless of which sensor is used for the first sensors 21a, 21c and the second sensors 22b, 22c, the motor function of the user U can be evaluated, and the risk of physical deterioration of the user U can be adequately evaluated.

また、上記実施形態3では、第1センサ21c及び第2センサ22cを1個の深度センサで構成したが、必ずしもこの構成でなくてもよい。例えば、第1センサ21cと第2センサ22cとを別々の2個の深度センサで構成してもよい。深度センサは、ユーザUが撮影できるように配置されるが、第1センサ21cと第2センサ22cとを別々の深度センサで構成することで、第1センサ21cはユーザUの下半身を撮影でき、第2センサ22cはユーザUの上半身を撮影できるように配置することもできる。これにより、着座装置10と第1センサ21c及び第2センサ22cとの距離Lを短くすることができ、狭い空間でも着座運動機能評価システム1cを利用することができる。 In the above embodiment 3, the first sensor 21c and the second sensor 22c are configured as one depth sensor, but this configuration is not necessarily required. For example, the first sensor 21c and the second sensor 22c may be configured as two separate depth sensors. The depth sensor is arranged so that the user U can be photographed, but by configuring the first sensor 21c and the second sensor 22c as separate depth sensors, the first sensor 21c can photograph the lower body of the user U, and the second sensor 22c can be arranged so that the upper body of the user U can be photographed. This makes it possible to shorten the distance L D between the seating device 10 and the first sensor 21c and the second sensor 22c, and to use the seating motor function evaluation system 1c even in a narrow space.

また、上記実施形態1及び実施形態2では、大腿傾角θLの算出、着座力学量の算出、体幹傾角θBの算出及び起立力学量の算出は、ユーザUが着座動作又は起立動作を行っている間に行っているが、必ずしもこの構成でなくてもよい。例えば、ユーザUが着座動作又は起立動作を終了し、計測終了後に大腿傾角θLの算出、着座力学量の算出、体幹傾角θBの算出及び起立力学量の算出を行ってもよい。逆に、実施形態3では、大腿傾角θLの算出、着座力学量の算出、体幹傾角θBの算出及び起立力学量の算出は、ユーザUが着座動作又は起立動作を終了した後に行っているが、リアルタイムに第1センサ21c及び第2センサ22cで取得した距離画像を解析してユーザUの姿勢を検出できる場合は、ユーザUが着座動作又は起立動作を行っている間に、大腿傾角θLの算出、着座力学量の算出、体幹傾角θBの算出及び起立力学量の算出を行ってもよい。 In the above-mentioned first and second embodiments, the calculation of the thigh inclination angle θL, the calculation of the sitting dynamics, the calculation of the trunk inclination angle θB, and the calculation of the standing dynamics are performed while the user U is performing the sitting or standing motion, but this is not necessarily the case. For example, the calculation of the thigh inclination angle θL, the calculation of the sitting dynamics, the calculation of the trunk inclination angle θB, and the calculation of the standing dynamics may be performed after the user U finishes the sitting or standing motion and the measurement is completed. Conversely, in the third embodiment, the calculation of the thigh inclination angle θL, the calculation of the sitting dynamics, the calculation of the trunk inclination angle θB, and the calculation of the standing dynamics are performed after the user U finishes the sitting or standing motion, but if the posture of the user U can be detected in real time by analyzing the distance images acquired by the first sensor 21c and the second sensor 22c, the calculation of the thigh inclination angle θL, the calculation of the sitting dynamics, the calculation of the trunk inclination angle θB, and the calculation of the standing dynamics may be performed while the user U is performing the sitting or standing motion.

また、上記実施形態では、情報処理装置30は、リンクモデル生成部38を備えているが、リンクモデル生成部38は必ずしも備えなくてもよい。この場合は、人体リンクモデル50を生成するステップS12,S32,S52を行わず、記憶部39に保存されている身体情報に基づいてユーザUの運動機能を評価する。 In addition, in the above embodiment, the information processing device 30 includes the link model generation unit 38, but the link model generation unit 38 is not necessarily required. In this case, steps S12, S32, and S52 for generating the human body link model 50 are not performed, and the motor function of the user U is evaluated based on the physical information stored in the memory unit 39.

1a,1b 着座運動機能評価システム
10 着座装置
11 座部
12 背もたれ部
21a,21c 第1センサ
22b,22c 第2センサ
30 情報処理装置
31 大腿傾角算出部
32 着座力学量算出部
33 着座運動機能評価部
34 体幹傾角算出部
35 起立力学量算出部
36 起立運動機能評価部
37 総合運動機能評価部
U ユーザ

Reference Signs List 1a, 1b Seating motor function evaluation system 10 Seating device 11 Seat 12 Backrest 21a, 21c First sensor 22b, 22c Second sensor 30 Information processing device 31 Thigh inclination angle calculation unit 32 Seating dynamics calculation unit 33 Seating motor function evaluation unit 34 Trunk inclination angle calculation unit 35 Standing up dynamics calculation unit 36 Standing up motor function evaluation unit 37 Total motor function evaluation unit U User

Claims (7)

ユーザが着座する着座装置と、
ユーザから離間して設けられ、少なくとも前記着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得できる第1センサと、
情報処理装置と、を備え、
前記情報処理装置は、
前記第1センサの前記測定データに基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿傾角を算出する大腿傾角算出部と、
前記大腿傾角算出部で算出したユーザの前記大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出する着座力学量算出部と、
前記着座力学量算出部で算出した前記着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿部における遠心性収縮の継続性に係る運動機能を評価する着座運動機能評価部と、を有し、
前記着座運動機能評価部は、前記着座力学量のピーク値の変化に基づいて着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿部における遠心性収縮の継続性に係る前記運動機能を評価することを特徴とする着座運動機能評価システム。
A seating device on which a user sits;
A first sensor is provided at a distance from a user and is capable of acquiring measurement data that can be used to calculate at least a thigh inclination angle of the user seated on a seat portion of the seating device;
An information processing device,
The information processing device includes:
a thigh inclination angle calculation unit that calculates a thigh inclination angle of the user from a standing state to a sitting state during a sitting motion based on the measurement data of the first sensor;
a seating dynamics calculation unit that calculates a seating dynamics of the user at the time of a seating motion based on the thigh inclination angle of the user calculated by the thigh inclination angle calculation unit;
and a sitting motor function evaluation unit that evaluates a motor function related to the continuity of eccentric contraction in the thigh of the user from a standing state to a sitting state during a sitting motion based on the sitting mechanical quantity calculated by the sitting mechanical quantity calculation unit,
The sitting motor function evaluation system is characterized in that the sitting motor function evaluation unit evaluates the motor function related to the continuity of eccentric contraction in the thigh during the sitting motion from a standing position to sitting based on the change in the peak value of the sitting mechanical quantity.
ユーザから離間して設けられ、少なくとも前記座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得できる第2センサをさらに備え、
前記情報処理装置は、
前記第2センサの前記測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出する体幹傾角算出部と、
前記体幹傾角算出部で算出したユーザの前記体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出する起立力学量算出部と、
前記起立力学量算出部で算出した前記起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価する起立運動機能評価部と、をさらに有し、
前記起立運動機能評価部は、前記起立力学量のピーク値の変化に基づいてユーザの起立動作時の前記運動機能を評価することを特徴とする請求項1に記載の着座運動機能評価システム。
Further, a second sensor is provided at a distance from the user and capable of acquiring measurement data from which a trunk inclination angle of the user standing up from the seat can be calculated;
The information processing device includes:
a trunk inclination calculation unit that calculates a trunk inclination angle of the user during a stand-up motion based on the measurement data of the second sensor;
a standing-up dynamics calculation unit that calculates a standing-up dynamics of the user during a standing-up motion based on the trunk inclination angle of the user calculated by the trunk inclination angle calculation unit;
and a standing-up motor function evaluation unit that evaluates the motor function of the user during a standing-up movement based on the standing-up dynamic amount calculated by the standing-up dynamic amount calculation unit.
The seated motor function evaluation system according to claim 1, characterized in that the standing motor function evaluation unit evaluates the motor function during the standing movement of the user based on a change in a peak value of the standing dynamic quantity.
前記情報処理装置は、前記着座運動機能評価部で評価された着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿部における遠心性収縮の継続性に係る前記運動機能の評価結果と、前記起立運動機能評価部で評価された起立動作時の前記運動機能の評価結果とに基づいて、ユーザの総合的な運動機能を評価する総合運動機能評価部をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の着座運動機能評価システム。 The sitting motor function evaluation system of claim 2, further comprising an overall motor function evaluation unit that evaluates the user's overall motor function based on the evaluation result of the motor function related to the continuity of eccentric contraction in the thigh from the user's standing state to sitting during the sitting motion evaluated by the sitting motor function evaluation unit, and the evaluation result of the motor function during the standing motion evaluated by the standing motor function evaluation unit. ユーザから離間して設けられる第1センサを用いて、少なくともユーザが着座する着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得するステップと、
前記第1センサの前記測定データに基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿傾角を算出するステップと、
ユーザの前記大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出するステップと、
前記着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿部における遠心性収縮の継続性に係る運動機能を評価するステップと、を備え、
着座動作時のユーザの前記運動機能を評価するステップは、前記着座力学量のピーク値の変化に基づいて行われることを特徴とする着座運動機能評価方法。
acquiring measurement data from which at least a thigh inclination angle of a user seated on a seat portion of the seating device on which the user sits can be calculated using a first sensor provided at a distance from the user ;
calculating a thigh inclination angle of the user from a standing state to a sitting state during a sitting motion based on the measurement data of the first sensor;
Calculating a sitting dynamics of the user during a sitting motion based on the thigh inclination angle of the user;
and evaluating a motor function related to the continuity of eccentric contraction in the thigh during a sitting motion from a standing state to a sitting state based on the sitting dynamics.
A method for evaluating seated motor function, characterized in that the step of evaluating the user's motor function during seated movement is performed based on a change in peak value of the seated dynamic quantity.
ユーザから離間して設けられる第2センサを用いて、少なくとも前記座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得するステップと、
前記第2センサの前記測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出するステップと、
ユーザの前記体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出するステップと、
前記起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価するステップと、をさらに備え、
起立動作時のユーザの前記起立力学量を評価するステップは、前記起立力学量のピーク値の変化に基づいて行われることを特徴とする請求項4に記載の着座運動機能評価方法。
acquiring measurement data from which at least a torso inclination angle of the user standing up from the seat portion can be calculated using a second sensor provided at a distance from the user ;
calculating a trunk inclination angle of the user during a stand-up motion based on the measurement data of the second sensor;
calculating a standing dynamic amount of the user during a standing-up motion based on the trunk inclination angle of the user;
and evaluating the motor function of the user during a standing-up motion based on the standing-up dynamics.
5. The seated movement function evaluation method according to claim 4, wherein the step of evaluating the standing dynamics of the user during the standing movement is performed based on a change in a peak value of the standing dynamics.
コンピュータに、
ユーザから離間して設けられる第1センサを用いて、少なくともユーザが着座する着座装置の座部に着座するユーザの大腿傾角を算出できる測定データを取得するステップと、
前記第1センサの前記測定データに基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿傾角を算出するステップと、
ユーザの前記大腿傾角に基づいて、着座動作時のユーザの着座力学量を算出するステップと、
前記着座力学量に基づいて、着座動作時のユーザの起立状態から着座までの大腿部における遠心性収縮の継続性に係る運動機能を評価するステップと、を含む処理を実行させ、
着座動作時のユーザの前記運動機能を評価するステップは、前記着座力学量のピーク値の変化に基づいて行われることを特徴とする着座運動機能評価プログラム。
On the computer,
acquiring measurement data from which at least a thigh inclination angle of a user seated on a seat portion of the seating device on which the user sits can be calculated using a first sensor provided at a distance from the user ;
calculating a thigh inclination angle of the user from a standing state to a sitting state during a sitting motion based on the measurement data of the first sensor;
Calculating a sitting dynamics of the user during a sitting motion based on the thigh inclination angle of the user;
and evaluating a motor function related to the continuity of eccentric contraction in the thigh during a sitting motion from a standing state to a sitting state based on the sitting dynamics.
A seating motor function evaluation program, characterized in that the step of evaluating the user's motor function during a seating motion is performed based on a change in peak value of the seating dynamics.
前記コンピュータに、
ユーザから離間して設けられる第2センサを用いて、少なくとも前記座部から起立するユーザの体幹傾角を算出できる測定データを取得するステップと、
前記第2センサの前記測定データに基づいて、起立動作時のユーザの体幹傾角を算出するステップと、
ユーザの前記体幹傾角に基づいて、起立動作時のユーザの起立力学量を算出するステップと、
前記起立力学量に基づいて、起立動作時のユーザの運動機能を評価するステップと、を含む処理をさらに実行させ、
起立動作時のユーザの前記起立力学量を評価するステップは、前記起立力学量のピーク値の変化に基づいて行われることを特徴とする請求項6に記載の着座運動機能評価プログラム。
The computer includes:
acquiring measurement data from which at least a torso inclination angle of the user standing up from the seat portion can be calculated using a second sensor provided at a distance from the user ;
calculating a trunk inclination angle of the user during a stand-up motion based on the measurement data of the second sensor;
calculating a standing dynamic amount of the user during a standing-up motion based on the trunk inclination angle of the user;
and evaluating the motor function of the user during a standing-up motion based on the standing-up dynamics.
7. The seated movement function evaluation program according to claim 6, wherein the step of evaluating the standing-up dynamics of the user during the standing-up movement is performed based on a change in a peak value of the standing-up dynamics.
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