JP2020028311A - Inversion analysis system and analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、老若男女が転倒する要因を総合的に解析する技術に関する。 The present invention relates to a technique for comprehensively analyzing the factors that cause young and old to fall.
歩行中或いは走行中に転倒することは、老若男女の別なく生じ得る現象である。
しかし、転倒することは大事故に繋がる可能性があり、また、老人の場合には深刻な損傷を惹起して、例えば、いわゆる「寝たきり」となる等の甚大な損傷の直接的な原因となる場合が多い。
そのため、どの様な状態であれば転倒するのかについて、種々の検討が進められている。
Falling while walking or running is a phenomenon that can occur regardless of age or gender.
However, falling can lead to major accidents and, in the case of elderly people, can cause serious damage and directly cause massive damage, for example, so-called "bedridden" Often.
For this reason, various investigations have been conducted on what kind of state the player falls down.
ここで、転倒する要因の一つとして、個人の器質的な要因、例えば足における異常、足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分(以下、本明細書では「足部」と記載する)における異常、股関節周辺の異常、いわゆる「尻回り」の筋肉の異常等が考えられる。
しかし、例えば足における異常、足部の異常については、有効な解析技術自体が提案されていないのが実情である。
また、足裏、足部、股関節周辺、「尻回り」について、総合的に解析して、転倒防止に役立てることは、従来、行われていなかった。
Here, as one of the causes of falling, an organic factor of an individual, for example, an abnormality in a foot, a portion from a sole to an upper part of a heel, for example, below a knee (hereinafter, referred to as a “foot” in the present specification). , Abnormalities around the hip joints, so-called "muscles around the hips" and the like.
However, for example, regarding an abnormality in a foot and an abnormality in a foot, an effective analysis technique itself has not been proposed.
Conventionally, it has not been performed to comprehensively analyze the sole, the foot, the vicinity of the hip joint, and the “circumference of the hips” to prevent a fall.
発明者は、足指間の筋力を計測する技術を提案しており(特許文献1参照)、また膝のはさむ筋力と膝を広げる筋力を計測する技術も提案している(特許文献2参照)。
しかし、係る技術においては、足指間の筋力及び/又は膝のはさむ筋力と膝を広げる筋力を、その他の指標と組み合わせて、総合的に解析して転倒防止に寄与することは企図していない。
The inventor has proposed a technique for measuring muscle strength between toes (see Patent Document 1), and also has proposed a technique for measuring muscle strength sandwiching the knee and muscle strength for expanding the knee (see Patent Document 2). .
However, in such a technique, it is not intended that the muscle force between the toes and / or the muscle force sandwiching the knee and the muscle force for expanding the knee are combined with other indices to comprehensively analyze and contribute to fall prevention. .
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、被験者の足、脚等における異常を解析して、転倒の要因を総合的に解析することが出来るシステム及び方法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the related art, and provides a system and a method capable of analyzing an abnormality in a subject's foot, leg, or the like, and comprehensively analyzing a cause of a fall. It is an object.
本発明の転倒解析システム(10)は、足裏の所定位置に作用する力(せん断力、圧力)から(被験者Mの)重心、アーチ、足の骨軸を決定する機能を有する装置(足裏計測システム100)と、(被験者Mの)足裏から踵の上方(例えば膝下)までの箇所(本明細書では「足部」と記載する)の骨格モデルと運動解析結果と異常を決定する機能を有する装置(足部判定システム200)と、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)を測定する機能を有する装置(足指間圧力測定装置300)と、両脚で挟み込む筋力と両脚の間隔を広げる筋力を計測する機能を有する装置(脚力測定装置400)を有している。 A fall analysis system (10) according to the present invention is a device (a sole) that has a function of determining a center of gravity (of the subject M), an arch, and a bone axis of a foot from a force (shear force, pressure) acting on a predetermined position of the sole. Measurement system 100), a skeletal model from the sole (of the subject M) to the upper part of the heel (for example, below the knee) (hereinafter referred to as “foot”), a motion analysis result, and a function of determining abnormalities (A toe determination system 200), a device having a function of measuring a pressure between a toe and a toe adjacent thereto (pressure between toes) (inter-toe pressure measuring device 300), and both legs The apparatus has a function (leg strength measuring device 400) having a function of measuring a muscle force sandwiched between the legs and a muscle force for widening an interval between both legs.
また本発明の転倒解析方法は、足裏の所定位置に作用する力(せん断力、圧力)を計測し、(被験者Mの)足裏から踵の上方(例えば膝下)までの箇所(足部)を撮影し、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)を測定し、両脚で挟み込む筋力と両脚の間隔を広げる筋力を計測する工程(ステップS1)と、
足裏の所定位置に作用する力(せん断力、圧力)から(被験者Mの)重心、アーチ、足の骨軸、異常を決定し、(被験者Mの)足裏から踵の上方(例えば膝下)までの箇所(足部)を撮影したデータ(静止画像データ、動画データ、X線写真データ)から骨格モデル、運動解析結果、異常を決定し、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)から(被験者Mの)膝から下側の部分の総合的な筋力を決定し、両脚で挟み込む筋力と両脚の間隔を広げる筋力から(被験者Mの)股関節の内転筋、外転筋の筋力(いわゆる「尻周りの」筋肉の総合的な筋力)を決定する工程(ステップS2)と、
(被験者Mの)重心、アーチ、足の骨軸、足裏から踵の上方(例えば膝下)までの箇所(足部)における骨格モデル、運動解析結果、(被験者Mの)膝から下側の部分の総合的な筋力、(被験者Mの)股関節の内転筋、外転筋の筋力(いわゆる「尻周りの」筋肉の総合的な筋力)から(被験者Mが)歩行中或いは走行中に転倒するリスクを判断する工程(ステップS3)を有している。
In the fall analysis method of the present invention, a force (shear force, pressure) acting on a predetermined position of the sole is measured, and a point (foot) from the sole (of the subject M) to above the heel (for example, below the knee) is measured. Photographing the toe, measuring the pressure between the toes and the toes adjacent thereto (pressure between the toes), and measuring the muscular strength between the two legs and the muscular strength for widening the interval between the two legs (step S1);
From the force (shearing force, pressure) acting on a predetermined position on the sole, the center of gravity (of the subject M), the arch, the bone axis of the foot, and the abnormality are determined, and the sole (from the subject M) above the heel (for example, below the knee). From the data (still image data, moving image data, and X-ray photograph data) taken up to the point (foot), the skeletal model, the motion analysis result, and the abnormality are determined, and the pressure between the toe and the adjacent toe ( From the pressure between the toes), the overall muscular strength of the part below the knee (of the subject M) is determined, and the adductor muscles of the hip joint (of the subject M), Determining a muscular strength of the abductor muscles (a so-called "total muscular strength of the muscles around the hips") (step S2);
Center of gravity, arch, bone axis of foot (of subject M), skeletal model at a position (foot) from sole to upper part of heel (for example, below the knee), result of motion analysis, part below knee (of subject M) Falls during walking or running from the total muscle strength of the subject, the muscle strength of the adductor and abductor muscles of the hip joint (of subject M) (the so-called total strength of the muscles around the hips) There is a step of determining a risk (step S3).
本発明において、(被験者Mの)重心、アーチ、足の骨軸を決定する機能を有する装置(足裏計測システム100)は、足の裏が接触する部材(110L、110R:例えばインソール、靴)と、当該部材(110L、110R)の所定位置(図1のL(1)、R(1)、L(2)、R(2)・・・・L(7)、R(7):図2の(1)〜(7))に作用する力(せん断力、圧力)を計測するセンサ(1〜7:せん断力センサ、圧力センサ)と、前記センサ((1)〜(7))からの出力に基づいて異常の有無を判定する機能を有する制御装置(重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック120)を有するのが好ましい。
ここで前記センサは、前記足の裏が接触する部材(110:例えばインソール、靴)の踵骨隆起部(位置1)、立方骨(位置2)、第五中足骨頭(位置3)、第一中足骨頭(位置5)、中間楔状骨(位置6)、横足弓中心(位置7)に対応する位置に設けられているのが好ましい。
また、前記センサは拇指接地面(位置4)にも設けられていることが好ましい。
In the present invention, a device (a sole measurement system 100) having a function of determining the center of gravity, arch, and bone axis of the foot (of the subject M) is a member (110L, 110R: for example, an insole or a shoe) that the sole of the foot contacts. , L (1), R (1), L (2), R (2),... L (7), R (7) in FIG. 2 (1) to (7)) and a sensor (1 to 7: shear force sensor, pressure sensor) for measuring a force (shear force, pressure) acting on the sensor ((1) to (7)) It is preferable to have a control device (a
Here, the sensor includes a calcaneal ridge (position 1), a cubic bone (position 2), a fifth metatarsal head (position 3), It is preferably provided at a position corresponding to the metatarsal head (position 5), the middle cuneiform bone (position 6), and the center of the lateral arch (position 7).
Further, it is preferable that the sensor is also provided on the thumb contact surface (position 4).
また本発明において、(被験者Mの)足裏から踵の上方(例えば膝下)までの箇所(本明細書では「足部」と記載する)の骨格モデルと運動解析結果と異常を決定する機能を有する装置(足部判定システム200)は、(被験者Mが載る)撮影箇所(201:例えば台)と、当該撮影箇所(201)の周方向を相対的に等速移動する撮像装置(202、203)と、撮像装置(202、203)からの画像データ(静止画像データ、動画データ、X線写真、レントゲン写真)が入力される解析装置(骨格モデル作成及び運動解析ブロック210、211)を備え、前記解析装置(210、211)は、画像データ(静止画像データ、X線写真、レントゲン写真)に基づいて判断対象(例えば、被験者(M)の足裏から踵の上方、例えば膝下までの箇所:足部)の骨格モデルを作成する機能と、当該骨格モデルと画像データ(動画データ)に基づいて骨格モデルの動きを解析する機能を有しているのが好ましい。 In the present invention, a skeletal model from the sole (of the subject M) to a position above the heel (for example, below the knee) (referred to as “foot” in the present specification), a motion analysis result, and a function of determining an abnormality are provided. The device (foot determination system 200) includes an imaging location (201: for example, a table) on which the subject M is mounted and an imaging device (202, 203) that relatively moves at a constant speed in the circumferential direction of the imaging location (201). ), And an analysis device (skeleton model creation and motion analysis blocks 210, 211) to which image data (still image data, moving image data, X-ray photograph, X-ray photograph) from the imaging device (202, 203) are input, The analysis device (210, 211) determines a determination target (for example, from the sole of the subject (M) to above the heel, for example, below the knee) based on image data (still image data, X-ray photograph, X-ray photograph). Locations: the ability to create skeleton model of the foot), what has the function of analyzing the motion of the skeletal model on the basis of the skeleton model and the image data (moving image data) is preferable.
また、前記撮像装置(202)は、静止画像を撮影する機能と、動画を撮影する機能を有する光学装置(例えばカメラ)のが好ましい。
或いは、前記撮像装置(203)は、人体透過能を有する光線を照射する機能を有する装置(203A:例えば、X線照射装置)と、人体透過能を有する光線による画像(X線写真:レントゲン写真)を撮影する機能を有する装置(3B:例えばX線カメラ)の組み合わせであるのが好ましい。
Further, the imaging device (202) is preferably an optical device (for example, a camera) having a function of capturing a still image and a function of capturing a moving image.
Alternatively, the imaging device (203) includes a device (203A: for example, an X-ray irradiating device) having a function of irradiating a light beam having a human body transmitting ability, and an image (X-ray photograph: X-ray photograph) using the light beam having the human body transmitting capability. ) Is preferably combined with a device (3B: for example, an X-ray camera) having a function of capturing an image.
上述の構成を具備する本発明によれば、重心、アーチ、足の骨軸を決定する機能を有する装置(足裏計測システム100)により(被験者Mの)重心、アーチ、足の骨軸、それに関連する異常を決定し、
骨格モデルと運動解析結果と異常を決定する機能を有する装置(足部判定システム200)により(被験者M)の骨格モデル、運動解析結果、それにより決定された異常を決定し、
足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)を測定する機能を有する装置(足指間圧力測定装置300)により(被験者Mの)膝から下側の部分の総合的な筋力を決定し、
両脚で挟み込む筋力と両脚の間隔を広げる筋力を計測する機能を有する装置(脚力測定装置400)により(被験者Mの)股関節の内転筋、外転筋の筋力(いわゆる「尻周りの」筋肉の総合的な筋力)を決定し、
異常を判定して、(被験者M)が歩行中或いは走行中に転倒するリスクを判断することが出来る。
According to the present invention having the above-described configuration, the center of gravity (of the subject M), the arch, the bone axis of the foot, and the apparatus (the sole measurement system 100) having a function of determining the center of gravity, the arch, and the bone axis of the foot Determine the relevant anomalies,
The apparatus (feet determination system 200) having a function of determining the skeletal model, the motion analysis result, and the abnormality determines the skeleton model of the (subject M), the motion analysis result, and the abnormality determined thereby,
A device (inter-toe pressure measurement device 300) having a function of measuring the pressure between the toes and the adjacent toes (pressure between the toes) is used to comprehensively measure the part below the knee (of the subject M). Determine your muscle strength
A device (leg strength measurement device 400) having a function of measuring the muscle strength sandwiched between the legs and the muscle strength for widening the interval between the legs (leg strength measurement device 400) is used to measure the muscle strength of the adductor and abductor muscles of the hip joint (of the subject M) Overall strength)
By determining the abnormality, it is possible to determine the risk of the (subject M) falling during walking or running.
そして、「被験者(M)の重心線が正常か否か」、「重心線が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者(M)のアーチ(縦アーチ、外アーチ、横アーチ)が正常か否か」、「アーチが正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者(M)の足の骨軸が正常か否か」、「足の骨軸が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「アーチの硬さ(柔軟性)は正常か」、「扁平足或いはハイアーチなのか」、「踵が外反しているか否か」「踵が内反しているか否か」等(被験者の重心、アーチ、足の骨軸に関連)と、「被験者(M)の足部(足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分)の骨格における異常が存在するか否か」、「異常が存在するのであれば、どの位置に異常が存在し、異常の程度の数値はどの程度か」(被験者Mの骨格モデル、運動解析結果に関連)と、「前後方向の姿勢制御の能力はどの程度か」(被験者Mの膝から下側の部分の筋力に関連)と、「横方向の姿勢制御能力はどの程度か」(いわゆる「尻周りの」筋肉における筋力)の全てにおいて判定して、被験者の転倒リスクを判定することが出来る。
そして、被験者(M)の転倒リスクを総合的に判定した後、転倒リスクが高い場合に、それを改善するための運動、使用器具等を提示することが出来る。
Then, "whether or not the center of gravity line of the subject (M) is normal", "how much abnormal if the center of gravity line is not normal", and "the arch (vertical arch, outer arch, horizontal arch) of the subject (M) are "Normal or not", "How abnormal if the arch is not normal", "Whether the foot bone axis of the subject (M) is normal", "How much abnormal if the foot bone axis is not normal" ”,“ Is the arch hardness (flexibility) normal? ”,“ Is a flat foot or a high arch ”,“ Whether the heel is everted, ”“ Whether the heel is everted ”, etc. "Whether there is an abnormality in the skeleton of the subject's (M) foot (above the sole and above the heel, for example, below the knee)", If so, where is the abnormality and what is the numerical value of the abnormality? ”(Bone of subject M) Model and motion analysis results), "What is the ability to control the posture in the front-rear direction" (related to the muscle strength of the part below the knee of the subject M), and "How much is the posture control ability in the lateral direction?" (I.e., muscular strength in muscles around the hips) can be used to determine the risk of falling of the subject.
Then, after comprehensively determining the fall risk of the subject (M), if the fall risk is high, it is possible to present an exercise, equipment used, and the like for improving the fall risk.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図1を参照して、本発明の実施形態の概要を説明する。
図1において、全体を符号10で示す転倒解析システムは、足裏計測システム100、足部判定システム200、足指間圧力測定装置300、脚力測定装置400、制御装置20、表示装置22を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, an outline of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a fall analysis system indicated by
足裏計測システム100は、足の裏が接触する部材(例えばインソール、靴)の所定位置に作用する力(せん断力、圧力)を計測するセンサ(図1では符号(1)〜(7)で示す)を有し、センサ(1)〜(7)からの出力は伝達ラインCL100を介して制御装置20に伝達される。
足部判定システム200は、被験者Mが載る撮影箇所(1:例えば台)と、撮影箇所1の周方向を相対的に移動(等速移動、不等速移動の双方を包含)する撮像装置202(203、203A、203B)を有し、撮像装置202(203、203A、203B)からの画像データ(静止画像データ、動画データ)は伝達ラインCL200を介して制御装置に伝達される。ここで、撮像装置には、人体透過能を有する光線を照射する機能を有する装置203A(例えば、X線照射装置)と、人体透過能を有する光線による画像(X線写真:レントゲン写真)を撮影する機能を有する装置203B(例えばX線カメラ)の組み合わせが包含されている。
The
The
足指間圧力測定装置300は、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)を測定する機能を有しており、従来公知の技術(例えば特許文献1の技術)が適用可能である。
脚力測定装置400は、両脚で挟み込む筋力と、両脚の間隔を広げる筋力とを計測する機能を有している。脚力測定装置400も、従来公知の技術(例えば特許文献2の技術)が適用可能である。
図1において、システム100、200における制御装置或いは解析装置は、制御装置20に包含されている。
The inter-toe
The leg
In FIG. 1, the control device or the analysis device in the
制御装置20について、図2を参照して説明する。
制御装置20は、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120と、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210と、前後方向姿勢制御判定ブロック50と、横方向姿勢制御判定ブロック60と、転倒リスク判定ブロック70を備えている。重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120と、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210と、前後方向姿勢制御判定ブロック50と、横方向姿勢制御判定ブロック60の詳細については、図4以降を参照して後述する。
図2では、制御装置20の外部に転倒防止指導ブロック90が設けられているが、転倒防止指導ブロック90を制御装置20の一部として構成する場合もある。
The
The
In FIG. 2, the fall
重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120には、信号伝達ラインCL100を介して足裏計測システム100におけるセンサ(1)〜(7)の計測結果が入力される。信号伝達ラインCL100における「(1)〜(7)」は、センサ(1)〜(7)の計測結果を意味している。図4を参照して後述するが、センサ(1)〜(7)の計測結果を伝達するのは無線であり、信号伝達ラインCL100は無線による情報の送信を示している。
重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120は、センサ(1)〜(7)の計測結果に基づいて、重心、アーチ、足の骨軸を決定し、決定された重心、アーチ、足の骨軸から被験者の異常を判定する機能を有している。それと共に、決定された重心、アーチ、足の骨軸と、被験者の異常については、信号伝達ラインCL102を介して転倒リスク判定ブロック70に送信する機能を有している。
The measurement results of the sensors (1) to (7) in the
The center of gravity / arch / foot bone
骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は信号伝達ラインCL200を介して足部判定システム200から画像データ(静止画像データ、動画データ、X線写真、レントゲン写真)を受信して、被験者の足部(足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分)の骨格モデルを決定し或いは取得し、当該骨格モデルから運動解析を行い、被験者の足部における異常を決定する機能を有している。
また、骨格モデル、運動解析、それ等により得られた被験者の異常を、CL202を介して、転倒リスク判定ブロック70に送信する機能を有している。
The skeleton model creation and
Further, it has a function of transmitting the abnormality of the subject obtained by the skeletal model, the motion analysis, and the like to the fall
前後方向姿勢制御判定ブロック50は、信号伝達ラインCL300を介して、足指間圧力測定装置300により測定された足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)に基づいて、被験者の膝から下側の部分の筋力を総合的に判断する機能を有している。
ここで、被験者の膝から下側の部分の筋力は人間の前後方向の姿勢制御の能力に密接に関連しており、人間の前後方向の姿勢制御は転倒について重要なパラメータである。すなわち、被験者の膝から下側の部分の筋力を総合的に判断するにより、転倒に関する重要なパラメータである人間の前後方向の姿勢制御能力を推定或いは判定することが可能になる。
前後方向姿勢制御判定ブロック50は、被験者の膝から下側の部分の総合的な筋力について、信号伝達ラインCL302を介して、転倒リスク判定ブロック70に送信する機能も有している。
The fore-aft direction
Here, the muscle strength of the part below the knee of the subject is closely related to the ability of the human to control the posture in the front-rear direction, and the posture control in the front-rear direction of the human is an important parameter for falling. That is, by comprehensively judging the muscular strength of the part below the knee of the subject, it becomes possible to estimate or judge the posture control ability of the human in the front-rear direction, which is an important parameter related to falling.
The longitudinal posture
横方向姿勢制御判定ブロック60は、信号伝達ラインCL400を介して入力された被験者の膝で挟み込む力と両脚の間隔を広げる力(脚力測定装置400で計測)に基づいて、股関節の内転筋及び外転筋等のいわゆる「尻周りの」筋肉の筋力を総合的に判断する機能を有している。
いわゆる「尻周りの」筋肉における筋力は人間の横方向の姿勢制御能力に関連しており、人間の横方向の姿勢制御能力も転倒について重要なパラメータである。すなわち、被験者の「尻周りの」筋肉における筋力から、転倒に関する重要なパラメータである人間の横方向の姿勢制御能力を推定或いは判定することが可能になる。
横方向姿勢制御判定ブロック60は、被験者の「尻周りの」筋肉の総合的な筋力を、信号伝達ラインCL402を介して、転倒リスク判定ブロック70に送信する機能も有している。
The lateral posture
Muscle strength in the so-called "hip circumference" muscles is related to human lateral posture control ability, and human lateral posture control ability is also an important parameter for falling. In other words, it is possible to estimate or determine the ability of the subject to control the posture in the lateral direction, which is an important parameter related to the fall, from the muscle strength of the muscles “around the hips” of the subject.
The lateral posture
転倒リスク判定ブロック70は、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120から送信された被験者の重心、アーチ、足の骨軸、それにより決定された異常と、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210から送信された被験者の骨格モデル、運動解析結果、それにより決定された異常と、前後方向姿勢制御判定ブロック50から送信された被験者の膝から下側の部分の総合的な筋力と、横方向姿勢制御判定ブロック60から送信された被験者の「尻周りの」筋肉の総合的な筋力により、被験者が歩行中或いは走行中に転倒するリスクを総合的に判断する機能を有している。その判断については、図3を参照して後述する。
そして転倒リスク判定ブロック70は、被験者が歩行中或いは走行中に転倒するリスクの総合的な判断結果を、信号伝達ラインCL72を介して転倒防止指導ブロック90に送信し、或いは、信号伝達ラインCL72から分岐した信号伝達ラインCL74を介して表示装置(ディスプレイ)22に送信する機能を有している。
The fall
Then, the fall
転倒リスク判定ブロック70による判定の際は、従来公知のソフトウェア技術を用いて、測定対象者の特質を考慮して、ケース・バイ・ケースで決定する。
転倒リスク判定ブロック70は、例えばコンピューター等の情報処理装置であるが、これに限定される訳ではない。例えば、医学的な知識を持つ専門家、オペレーターが重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120や表示装置22からの情報、データに基づいて、必要な判定や改善のための提示を行う場合も含む。
The determination by the fall
The fall
表示装置22は、転倒リスク判定ブロック70の判定結果を表示すると共に、表示された画像データを転倒防止指導ブロック90に送信する機能を有している。
転倒防止指導ブロック90は、転倒リスク判定ブロック70から送信された判定結果、表示装置22から送信された画像データを受信して、これ等に基づいて、転倒リスクが高い場合に、それを改善するための運動、使用器具等を提示する機能を有する。
The
The fall
転倒防止指導ブロック90による提示内容は、従来公知のソフトウェア技術を用いて、測定対象者の特質を考慮して、ケース・バイ・ケースで決定される。ここで、転倒防止指導ブロック90は例えばコンピューター等の情報処理装置であるが、これに限定される訳ではない。転倒リスク判定ブロック70と同様に、例えば、医学的な知識を持つ専門家、オペレーターが転倒リスク判定ブロック70や表示装置30からの情報、データに基づいて、必要な判定や改善のための提示を行う場合も含む。
同様に、転倒リスク判定ブロック70もコンピューター等の情報処理装置に限定されるものではなく、医学的な知識を持つ専門家、オペレーターで構成することが可能である。
転倒防止指導ブロック90は、信号伝達ラインCL76を介して、提示内容を制御装置20にフィードバックする機能も有している。
The content presented by the fall
Similarly, the fall
The fall
主として図3を参照して、図示の実施形態における制御の一例を説明する。
図3のステップS1では、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120によりセンサ(1)〜(7)による計測が行われる。
足部判定システム200において、被験者の足部の静止画像、動画が撮影される。足部判定システム200では、X線写真、レントゲン写真を撮影する場合もある。
足指間圧力測定装置300において、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)が計測される。
脚力測定装置400では、被験者の膝で挟み込む力と両脚の間隔を広げる力が計測される。
そしてステップS2に進む。
An example of control in the illustrated embodiment will be described mainly with reference to FIG.
In step S1 in FIG. 3, measurement by the sensors (1) to (7) is performed by the center-of-gravity / arch / foot bone
In the
In the inter-toe
The leg
Then, the process proceeds to step S2.
ステップS2では、足裏計測システム100のセンサ(1)〜(7)の計測結果から、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120は、重心、アーチ、足の骨軸を決定し、決定された重心、アーチ、足の骨軸から被験者の異常を判定する。
また、足部判定システム200からの画像データ(静止画像データ、動画データ、X線写真、レントゲン写真)に基づいて、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は被験者の足部の骨格モデルを決定し或いは取得して、当該骨格モデルから運動解析を行い、被験者の足部における異常を決定する
さらに足指間圧力測定装置300で計測した足指とそれと隣り合う足指の間の圧力(足指間の圧力)から、前後方向姿勢制御判定ブロック50は、被験者の膝から下側の部分の筋力を総合的に判断する。
そして脚力測定装置400で計測した被験者の膝で挟み込む力と両脚の間隔を広げる力に基づいて、横方向姿勢制御判定ブロック60は、股関節の内転筋及び外転筋等のいわゆる「尻周りの」筋肉の筋力を総合的に判断する。
そしてステップS3に進む。
In step S2, the center of gravity, arch, and bone
Further, based on the image data (still image data, moving image data, X-ray photograph, X-ray photograph) from the
Then, based on the force of pinching between the subject's knees and the force of widening the distance between the two legs measured by the leg
Then, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、転倒リスク判定ブロック70により、被験者の重心、アーチ、足の骨軸、それにより決定された異常と、被験者の骨格モデル、運動解析結果、それにより決定された異常と、被験者の膝から下側の部分の総合的な筋力と、被験者の「尻周りの」筋肉の総合的な筋力の全てを参照して、被験者が歩行中或いは走行中に転倒するリスクを判断する。
例えば、「被験者の重心線が正常か否か」、「重心線が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者のアーチ(縦アーチ、外アーチ、横アーチ)が正常か否か」、「アーチが正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者の足の骨軸が正常か否か」、「足の骨軸が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「アーチの硬さ(柔軟性)は正常か」、「扁平足或いはハイアーチなのか」、「踵が外反しているか否か」「踵が内反しているか否か」等(被験者の重心、アーチ、足の骨軸に関連)と、
被験者の足部(足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分)の骨格における異常が存在する位置とその数値(被験者の骨格モデル、運動解析結果に関連)と、
前後方向の姿勢制御の能力(被験者の膝から下側の部分の筋力に関連)と、
横方向の姿勢制御能力(いわゆる「尻周りの」筋肉における筋力)、
の全てを考慮して、被験者の転倒リスクを判定する。
そして、ステップS4に進む。
In step S3, the fall
For example, "whether the subject's center of gravity line is normal", "how much abnormal if the center of gravity line is not normal", "whether the subject's arch (vertical arch, outer arch, horizontal arch) is normal""If the arch is not normal, how abnormal is it?", "Whether the subject's foot bone axis is normal", "If the foot bone axis is not normal, how much is abnormal", "The hardness of the arch" (Flexibility) is normal, "is it a flat foot or a high arch", "is the heel varus" or "is the heel varus"? Related),
The position and the numerical value (related to the subject's skeletal model and the motion analysis result) of abnormalities in the skeleton of the subject's foot (part from the sole above the heel, for example, below the knee),
The ability to control the posture in the front-rear direction (related to the muscle strength of the part below the knee of the subject)
Lateral posture control ability (so-called “muscle strength around the buttocks”),
In consideration of all of the above, the fall risk of the subject is determined.
Then, the process proceeds to step S4.
ステップS4では、転倒防止指導ブロック90により、転倒リスクが高い場合に、それを改善するための運動、使用器具等を提示する。
例えば、「扁平足」であれば、インソールにアーチを形成する等の工夫(扁平足改善用の器具の提供)を提示する。
歩行中に膝が捻じれ(回内モーメントが発生し)、将来、いわゆる「膝がこすれる」状態になって膝の痛みを訴える可能性が高い場合には、「歩行中に膝が捻じれる(回内モーメントが発生する)」ことを抑制するため、足の骨軸が内側に移動し易い器具や、足の骨軸が内側に移動するのを助長するための体操を提示し、及び/又は、靴或いはインソールにおいて、靴の外側の高さ、内側の高さ或いは踵自体の高さを調節することにより、踵の動きを制限し、正常な重心線に近づける。
踵が硬く外側に曲がらず、痛みが発症する恐れがある場合には、踵の外側に隙間のあるインソール或いは靴を提示する。
また、被験者の足部(足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分)の骨格における異常の位置とその数値から、当該異常による歩行、走行の困難を防止する器具を提示する。
さらに、前後方向の姿勢制御の能力が劣っている場合や、横方向の姿勢制御能力制御の能力が低下している場合には、それを改善するための器具、体操を提示する。
In step S4, when the fall risk is high, the fall
For example, in the case of "flat feet", a device such as forming an arch on the insole (providing a device for improving flat feet) is presented.
If the knee is twisted during walking (a pronation moment is generated) and it is highly likely that the knee will be rubbed in the future and complain of knee pain, (E.g., pronation moment is generated) by presenting a device that facilitates the inward movement of the bone axis of the foot, and exercises to promote the inward movement of the bone axis of the foot, and / or In a shoe or an insole, the movement of the heel is restricted by adjusting the height of the outside of the shoe, the inside of the shoe, or the height of the heel itself, thereby approaching a normal center of gravity line.
When the heel is hard and does not bend outward and there is a risk of causing pain, an insole or shoe with a gap on the outside of the heel is presented.
In addition, based on the position of the abnormality in the skeleton of the subject's foot (the portion from the sole to the upper part of the heel, for example, below the knee) and its numerical value, a device for preventing difficulty in walking and running due to the abnormality is presented.
Further, when the ability of the posture control in the front-rear direction is inferior or when the ability of the control of the posture control in the lateral direction is reduced, a tool or a gymnastics for improving the ability is presented.
或いはステップS4では、転倒防止指導ブロック90により、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の比較ブロック210Hから送信された比較結果を受信し、当該比較結果に基づいて足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示する。
ここで転倒防止指導ブロック90は、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210から送信された異常部位における異常の程度の数値化、定量化に関するデータを受信し、当該データに基づいて足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示することが出来る。
さらに転倒防止指導ブロック90では、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の解析結果のレベル(画像データ解析レベル、立体画像解析レベル、骨格モデル解析レベル、立体画像運動解析レベル、骨格モデル運動解析レベル)に応じて足部の異常を改善、治療、抑制するための器具や運動を提示することが出来る。
そしてステップS4では、転倒防止指導ブロック90により、被験者の膝から下側の部分の筋力に基づく前後方向の姿勢制御の能力と、被験者の「尻周りの」筋力に基づく横方向の姿勢制御能力を考慮して、被験者が転倒しないような器具、或いは、弱い筋力或いは能力を填補することが出来るような体操や運動を提示する。
Alternatively, in step S4, the fall
Here, the fall
Further, in the fall
Then, in step S4, the fall
図1〜図3で示す転倒解析システム10によれば、被験者の重心、アーチ、足の骨軸、それにより決定された異常と、被験者の骨格モデル、運動解析結果、それにより決定された異常と、被験者の膝から下側の部分の総合的な筋力と、被験者の「尻周りの」筋肉の総合的な筋力の全てと、その中における異常を考慮して、被験者が歩行中或いは走行中に転倒するリスクを判断することが出来る。
そして、「被験者の重心線が正常か否か」、「重心線が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者のアーチ(縦アーチ、外アーチ、横アーチ)が正常か否か」、「アーチが正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者の足の骨軸が正常か否か」、「足の骨軸が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「アーチの硬さ(柔軟性)は正常か」、「扁平足或いはハイアーチなのか」、「踵が外反しているか否か」「踵が内反しているか否か」等(被験者の重心、アーチ、足の骨軸に関連)と、
被験者の足部(足裏から踵の上方、例えば膝下までの部分)の骨格における異常が存在する位置とその数値(被験者の骨格モデル、運動解析結果に関連)と、
前後方向の姿勢制御の能力(被験者の膝から下側の部分の筋力に関連)と、
横方向の姿勢制御能力(いわゆる「尻周りの」筋肉における筋力)、
の全てにおける異常を判定して、被験者の転倒リスクを判定することが出来る。
被験者の転倒リスクを総合的に判定した後、転倒リスクが高い場合に、それを改善するための運動、使用器具等を提示することが出来る。
According to the
Then, "whether or not the subject's center of gravity line is normal", "how much abnormal if the center of gravity line is not normal", "whether or not the subject's arch (vertical arch, outer arch, horizontal arch) is normal", "If the arch is not normal, how abnormal is it?", "Whether the subject's foot bone axis is normal", "If the foot bone axis is not normal, how much is abnormal", "The hardness of the arch" (Flexibility) is normal, "is it a flat foot or a high arch", "is the heel varus" or "is the heel varus"? Related),
The position and the numerical value (related to the subject's skeletal model and the motion analysis result) of abnormalities in the skeleton of the subject's foot (part from the sole above the heel, for example, below the knee),
The ability to control the posture in the front-rear direction (related to the muscle strength of the part below the knee of the subject)
Lateral posture control ability (so-called “muscle strength around the buttocks”),
By determining the abnormality in all of the above, the fall risk of the subject can be determined.
After the fall risk of the subject is comprehensively determined, if the fall risk is high, exercises, equipment used, and the like for improving the fall risk can be presented.
次に、図4〜図13を参照して、足裏計測システム100について、詳細に説明する。
図4において、足裏計測システム100は、足の裏が接触する部材であるインソール(或いは靴)を備え、信号伝達ラインCL100(無線を含む)を介して重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120に情報を送信することが出来る。
インソール(或いは靴)は、右足用のインソール110R及び左足用のインソール110Lにより構成され、各々のインソール110R、110Lにおいて、7箇所の所定位置(R1)〜(R7)、(L1)〜(L7)にセンサR1〜R7、L1〜L7が設置されている。図1において、当該「所定位置」或いは当該所定位置に設置される「センサ」は同一の符号で表現されており、符号(R1)〜(R7)、(L1)〜(L7)でそれぞれ示されている。
Next, the
In FIG. 4, the
The insole (or shoe) is constituted by an
各センサR1〜R7、L1〜L7による計測結果は、それぞれ無線(ライン)により重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック120に送信される。
図4ではセンサR1、L1(各センサを代表)からブロック120に計測結果が無線送信される態様を、矢印SR1、SL1(無線信号ライン)で示している。
なお、各センサR1〜R7、L1〜L7からブロック120にそれぞれの計測結果を送信するに際して、有線で行うことも可能である。
The measurement results obtained by the sensors R1 to R7 and L1 to L7 are transmitted to the center of gravity, arch, and bone axis determination block 120 by radio (line).
In FIG. 4, arrows SR1 and SL1 (wireless signal lines) indicate how the measurement results are wirelessly transmitted from the sensors R1 and L1 (representing each sensor) to the
When transmitting the respective measurement results from the sensors R1 to R7 and L1 to L7 to the
次に、センサR1〜R7、L1〜L7の設置位置について、図2を参照して説明する。
図5では、右足(右足用のインソール110R或いは靴におけるセンサ(1)〜(7)の位置)について示しているが、左足或いは左足用のインソール110L(或いは靴)におけるセンサの位置は、図5で示す位置と左右対称の位置である。
センサ1〜7(センサR1〜R7であるが、煩雑さを避けるため、以下「センサ1〜7」と記載する)は、人の足の側部の骨格構造からその位置が定義される。そのため、図5では足の骨格(図5は右足の骨格)を示している。
Next, the installation positions of the sensors R1 to R7 and L1 to L7 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the right foot (the position of the sensors (1) to (7) in the
The positions of the
センサ1が配置される位置(図5では符号(1)で示す)は踵骨隆起部である。より望ましくは、位置(1)は踵の骨の中心部である。
また、位置(1)を決定するに際しては、踵骨隆起部が外側(図5で第五中足骨側、すなわち小指側)にずれた際に、その量(外側にずれた量)を計測出来る様な位置に設定される。通常、踵骨隆起部がずれてしまうとすれば足の外側(小指側)であり、足の内側(図5で第一中足骨側、すなわち親指側)にはずれない。
センサ2が配置される位置(図5の符号(2)で示す位置)は、立方骨に対応する位置である。但し、立方骨の中心よりもやや外側(小指側:第五中足骨の領域)であっても良い。
The position where the
When determining the position (1), when the calcaneous ridge protrudes outward (the fifth metatarsal side in FIG. 5, that is, the little finger side), the amount (the amount displaced outward) is measured. The position is set as possible. Normally, if the calcaneous ridge protrudes, it is located on the outside of the foot (the little finger side) and does not come off on the inside of the foot (the first metatarsal side, that is, the thumb side in FIG. 5).
The position where the
センサ3が配置される位置(図5では符号(3)で示す)は、第五中足骨頭に対応する位置である。
歩行時の状態を解析するためには、「歩行時に体重が掛かる箇所」に作用する力を計測する必要がある。第五中足骨の付け根である第五中足骨頭は、「歩行時に体重が掛かる箇所」である。
ここで、センサ3が配置される位置が第五中足骨頭の長さの1/3程度、つま先と反対側にずれたとしても、「歩行時に体重が掛かる箇所」に作用する力を計測出来るので問題はない。
ただし、第五末梢骨(つま先側の骨)には体重が掛からないので、第五中足骨頭よりも第五末梢骨側(つま先側)にずれた位置にセンサを取り付けることは不都合である。
The position where the
In order to analyze the state at the time of walking, it is necessary to measure the force acting on “the part where weight is applied during walking”. The fifth metatarsal head, which is the base of the fifth metatarsal, is a "point where weight is applied when walking".
Here, even if the position where the
However, since the weight is not applied to the fifth distal bone (bone on the toe side), it is inconvenient to mount the sensor at a position shifted to the fifth distal bone side (toe side) from the fifth metatarsal head.
センサ4が配置される位置(図5では符号(4)で示す)は、拇指接地面、すなわち拇指の先端部で歩行の際に地面に着く領域である。位置(4)にセンサ4を配置するのは、歩行の際の蹴り出しの強さを求めるのに、位置(4)に作用する力を計測する必要があることによる。
ここで、骨(第一抹梢骨)が足の親指のどの部分まで伸びているのかについては、個人差がある。そのため、位置(4)は骨の名称で特定するのではなく、上述した様に「拇指接地面」として特定している。
センサ4の位置が拇指接地面を外れてしまうと、歩行の際の蹴り出しの強さを計測できないので、不都合である。
後述するが、「足の骨軸」、「アーチ」、「重心線」を特定(決定)するのには、位置(4)に配置したセンサ4の計測結果は用いない。
The position where the
Here, there is an individual difference as to which part of the toe the bone (first peripheral bone) extends. Therefore, the position (4) is not specified by the name of the bone, but is specified as the “thumb contact surface” as described above.
If the position of the
As will be described later, the measurement results of the
センサ5が配置される位置(図5では符号(5)で示す)は、第一中足骨頭に対応する位置である。
歩行時に体重がかかるのが第一中足の骨頭側、いわゆる「拇指球」の部分である。そのため、センサ5の取付位置は、「拇指球」から外れないようにする必要がある。拇指球に体重が掛かるからである。
The position where the
It is the part of the so-called "thumb ball" that gains weight when walking. For this reason, it is necessary to keep the attachment position of the
センサ6が配置される位置(図5では符号(6)で示す位置)は、中間楔状骨に対応する位置である。
センサ6が配置される位置は、センサ1を配置した位置(1)から第二指(人差し指)を結ぶ直線Lαと、位置(1)から第四指(薬指)を結ぶ直線Lβとで挟まれた領域における3つの楔状骨の領域であれば良い。
ここで、位置(1)と第二指(人差し指)を結ぶ直線Lαよりも親指側の領域は、土踏まずになってしまう可能性があるため、センサ6を設置するのは不都合である。一方、位置(1)と第四指(薬指)とを結ぶ直線Lβよりも小指側の領域は、位置(2)と重複してしまう可能性があるため、やはりセンサ6を設置するのは不都合である。これ等の理由により、センサ6の配置位置は上述の様に決定されている。
The position where the sensor 6 is arranged (the position indicated by reference numeral (6) in FIG. 5) is a position corresponding to the intermediate wedge-shaped bone.
The position where the sensor 6 is arranged is sandwiched between a straight line Lα connecting the position (1) where the
Here, the area on the thumb side of the straight line Lα connecting the position (1) and the second finger (the index finger) may be arched, so it is inconvenient to install the sensor 6. On the other hand, the area on the little finger side of the straight line Lβ connecting the position (1) and the fourth finger (ring finger) may overlap with the position (2), so that the installation of the sensor 6 is also inconvenient. It is. For these reasons, the arrangement position of the sensor 6 is determined as described above.
図6で示す様に足のアーチには縦アーチAR1、外アーチAR2、横アーチAR3の3種類がある。縦アーチAR1は、図5で踵骨隆起部を表す位置(1)の近傍から第一中足骨頭を表す位置(5)の近傍まで延在しており、外アーチAR2は、図5で踵骨隆起部を表す位置(1)の近傍から第五中足骨頭を表す位置(3)の近傍まで延在している。さらに横アーチAR3は、図5で第一中足骨頭を表す位置(5)の近傍から第五中足骨頭を表す位置(3)の近傍まで延在している。アーチAR1〜3により、歩行時などに足裏に係る衝撃を吸収することができる。
足のアーチを特定するためには、位置(2)、(6)以外の位置(例えば、位置(1)、(3)等)における計測結果を併せて参照する必要がある。
また、位置(6)と位置(2)の計測結果(及びその他の位置(1)、(3)等の計測結果と併せて)から、重心点(瞬間における足裏の圧力中心:重心点の軌跡が「重心線」)が特定(決定)出来る。
As shown in FIG. 6, there are three types of foot arches: a vertical arch AR1, an outer arch AR2, and a horizontal arch AR3. The vertical arch AR1 extends from near the position (1) representing the calcaneous ridge in FIG. 5 to near the position (5) representing the first metatarsal head, and the outer arch AR2 is shown in FIG. It extends from the vicinity of the position (1) representing the bone ridge to the vicinity of the position (3) representing the fifth metatarsal head. Further, the lateral arch AR3 extends from the vicinity of the position (5) representing the first metatarsal head to the vicinity of the position (3) representing the fifth metatarsal head in FIG. By the arches AR1 to AR3, it is possible to absorb the impact on the sole when walking or the like.
In order to specify the arch of the foot, it is necessary to refer to the measurement results at positions other than the positions (2) and (6) (for example, positions (1) and (3)).
Further, from the measurement results of the positions (6) and (2) (and the measurement results of the other positions (1) and (3), etc.), the center of gravity (the center of pressure of the sole at the moment: the center of gravity) The locus can be specified (determined) as the “center of gravity line”.
センサ6により計測される位置(6)に作用する力(圧力、せん断力)の計測結果と、センサ2により計測される位置(2)に作用する力(圧力、せん断力)の計測結果により、「扁平足」、「正常」、「ハイアーチ」の3種類を判定することが出来る。
「扁平足」、「正常」、「ハイアーチ」の各々において、位置(6)で作用する力(圧力或いはせん断力)の計測結果と、位置(2)に作用する力(圧力或いはせん断力)の計測結果の大小関係が異なっている。すなわち、
扁平足: 位置(2)に作用する力≒位置(6)に作用する力、或いは、
位置(2)に作用する力≦位置(6)に作用する力
正常: 位置(2)に作用する力>位置(6)に作用する力
ハイアーチ: 位置(2)に作用する力、位置(6)に作用する力は共に検出されない。
これについては、図11を参照して後述する。
The measurement result of the force (pressure, shear force) acting on the position (6) measured by the sensor 6 and the measurement result of the force (pressure, shear force) acting on the position (2) measured by the
For each of "flat feet", "normal" and "high arch", the measurement results of the force (pressure or shear force) acting at position (6) and the measurement of the force (pressure or shear force) acting at position (2) The magnitude relation of the results is different. That is,
Flat foot: force acting on position (2) ≒ force acting on position (6), or
Force acting on position (2) ≦ force acting on position (6) Normal: force acting on position (2)> force acting on position (6) High arch: force acting on position (2), position (6) ) Are not detected.
This will be described later with reference to FIG.
図5において、センサ7が配置される位置(図5で(7)で示す)は、第二中足骨頭(第二指(人差し指)の付け根部分)と第三中足骨頭(第三指(中指)の付け根部分)の間の領域に位置している。
ここで、重心線は、踵と第二指をつないだ線(図5のラインLα)に沿って抜ける。そのため、第二指より第一指側(親指側)の領域にセンサ7を設けるのは不都合である。
一方、第三指(中指)よりも小指側の領域は、重心線から外れてしまうので、センサ7を設けるのは不都合である。また、体重は足の中心線よりも内側に係るので、センサ7の位置(7)が足の中心線よりも外側にあると、体重が掛かった状態が検出できない。
In FIG. 5, the positions where the
Here, the barycenter line passes along a line connecting the heel and the second finger (line Lα in FIG. 5). Therefore, it is inconvenient to provide the
On the other hand, the area on the little finger side with respect to the third finger (middle finger) deviates from the center of gravity line, and thus it is inconvenient to provide the
図4〜図6を参照して説明したシステム100によれば、上述した位置(1)〜(7)に配置したセンサ1〜7により、当該位置に作用する力を計測することにより、測定装置の所定位置に立っている状態の計測のみではなく、歩いている状態の計測が出来る。
位置(1)〜(7)に作用する力を計測し、ブロック120により解析することで分かる項目を、(前記アーチの種類の特定に加えて)以下に例示する。
まず、足の柔軟性に個人差があることから、図6で示すアーチの柔軟性にも個人差が存在する。
位置(2)、(6)、(7)の計測結果を解析することにより、アーチの柔軟性が分かる。アーチの柔軟性如何によっては、立って静止した状態では「ハイアーチ」でも、歩いているときには「扁平足」となる場合(アーチが柔らかい場合)がある。或いは、立って静止している状態では「正常」でも、歩いているときには「ハイアーチ」の場合(アーチが硬い場合)が存在する。
According to the
Items that can be found by measuring the forces acting on the positions (1) to (7) and analyzing the force by the
First, since there is an individual difference in the flexibility of the foot, there is also an individual difference in the flexibility of the arch shown in FIG.
By analyzing the measurement results at the positions (2), (6) and (7), the flexibility of the arch can be determined. Depending on the flexibility of the arch, the "high arch" may be "flat feet" when walking and standing, and may be "flat feet" when walking (the arch may be soft). Alternatively, there is a case where the state is “normal” when standing and standing still, but “high arch” when walking (when the arch is hard).
また、図10を参照して後述するが、位置(2)、(6)、(7)の計測結果を解析することにより、重心点(瞬間における足裏の圧力中心)とアーチ形状が適切に分かる。
ここで、位置(2)、(6)、(7)に作用する力を計測しない場合、例えば位置(1)、(3)、(5)に作用する力のみを計測する場合には、そもそもアーチを特定することが不可能である。
図示のシステム100では、位置(1)、(3)、(5)に作用する力に加えて、位置(2)、(6)、(7)に作用する力を計測することにより、アーチの特定を可能にしている。すなわち、位置(2)、(6)の計測結果により、縦アーチAR1、外アーチAR2が決定でき、縦アーチAR1から土踏まずの様子が把握出来る。さらに、位置(3)、(7)、(5)の計測結果により横アーチAR3の特定が可能になる。換言すれば、位置(7)の計測結果は、横アーチAR3の決定に不可欠である。
As will be described later with reference to FIG. 10, by analyzing the measurement results at the positions (2), (6), and (7), the center of gravity (the pressure center of the sole at the moment) and the arch shape can be appropriately adjusted. I understand.
Here, when the forces acting on the positions (2), (6) and (7) are not measured, for example, when only the forces acting on the positions (1), (3) and (5) are measured, in the first place It is impossible to identify the arch.
The illustrated
次に、重心線の特定に関して、従来は位置(1)、(3)、(5)のみに圧力センサを設置し、足においては位置(1)、(3)、(5)における荷重分布が比率として3:1:2になる、という前提で重心点を特定していた。
しかし、図示の実施形態では、位置(2)、(6)、(7)にもセンサ(センサ2、6、7)を設置している。そして、位置(2)、(6)、(7)に作用する力(圧力、せん断力)も計測して重心点(COP)を正確に求め、さらにその軌跡である重心線を正確に特定している。この点についても、図10を参照して後述する。
Next, regarding the identification of the center of gravity line, conventionally, pressure sensors are installed only at the positions (1), (3) and (5), and the load distribution at the positions (1), (3) and (5) is The center of gravity was specified on the assumption that the ratio would be 3: 1: 2.
However, in the illustrated embodiment, sensors (
ここで、「足の骨軸」について説明する。
「足の骨軸」は、踵骨隆起部を表す位置(1)と距骨とを貫く軸であり、位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)にせん断力センサ1、2、3、5、7を設け、計測結果を解析することにより、「足の骨軸」における動きを正確に把握することが出来る。これについても、図10を参照して後述する。
位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)は足底部で大きく動く部位なので、この5箇所のせん断力を求めると、「足の骨軸」の動きを解析し易い。そして位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)のせん断力を解析して「足の骨軸」の動きを解析することで、歩行中の踵骨などのずれや移動の速度、力(荷重の変化)、向き、ねじれ等が評価出来る。
また、足の骨軸の動きは、足裏の関節の柔軟性に依存する。
Here, the “foot bone axis” will be described.
The “foot bone axis” is an axis that passes through the position (1) representing the calcaneous ridge and the talus, and the shear force is applied to the positions (1), (2), (3), (5), and (7). By providing the
Positions (1), (2), (3), (5), and (7) are the parts that move greatly in the sole, and if these five shear forces are determined, the movement of the "foot bone axis" is analyzed. easy. By analyzing the movement of the "foot bone axis" by analyzing the shearing force at the positions (1), (2), (3), (5), and (7), the displacement of the calcaneus and the like during walking can be obtained. And movement speed, force (change of load), direction, torsion, etc. can be evaluated.
In addition, the movement of the bone axis of the foot depends on the flexibility of the sole joint.
位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)には、圧力センサではなく「せん断力センサ」を配置することが好適である。その理由について、図7を参照して説明する。
位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に作用する力を計測し、上述の解析を行うためには、図7(A)において、力の作用軸SH1の下端の矢印AHで示す力(紙面に垂直な方向の力も含む)を計測する必要がある。そのため、係る力の計測が可能なせん断力センサを、位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に設置するのが好ましい。
図7(B)で示す様に、圧力センサは垂直軸SH2の垂直方向荷重(符号P)しか計測することが出来ない。そのため、位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に作用する力を計測するには不都合である。
It is preferable to dispose a “shear force sensor” instead of a pressure sensor at the positions (1), (2), (3), (5), and (7). The reason will be described with reference to FIG.
In order to measure the forces acting on the positions (1), (2), (3), (5), and (7) and to perform the above-described analysis, in FIG. It is necessary to measure the force indicated by the arrow AH at the lower end (including the force in the direction perpendicular to the paper surface). Therefore, it is preferable to install a shear force sensor capable of measuring such a force at the positions (1), (2), (3), (5), and (7).
As shown in FIG. 7B, the pressure sensor can measure only the vertical load (symbol P) on the vertical axis SH2. Therefore, it is inconvenient to measure the forces acting on the positions (1), (2), (3), (5), and (7).
上述した様に、位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に作用するせん断力の計測結果を解析することにより、「足の骨軸」の動きが正確に把握することが出来る。例えば、足の骨軸から、踵の骨が外反しているか否かが判断出来る。
例えば、アーチが硬く、足の骨軸が内側に動かない場合には、位置(2)、(3)側に荷重がかかり、歩行中に膝が捻じれ(回内モーメントが発生し)、将来、いわゆる「膝がこすれる」状態になって膝の痛みを訴える恐れがある。それに対して、図示の実施形態では位置(2)、(3)側に荷重がかかっているか否かを計測して、膝の痛みを訴える恐れがあるか否かを判定することが出来る。これについても、図12を参照して後述する。
As described above, by analyzing the measurement results of the shear force acting on the positions (1), (2), (3), (5), and (7), the movement of the “foot bone axis” can be accurately determined. I can grasp it. For example, it can be determined from the bone axis of the foot whether or not the heel bone is everted.
For example, when the arch is hard and the bone axis of the foot does not move inward, a load is applied to the positions (2) and (3), and the knee is twisted (a pronation moment occurs) during walking, and the future This can lead to a so-called "rubbing knee" and complain of knee pain. On the other hand, in the illustrated embodiment, it is possible to determine whether a load is applied to the positions (2) and (3), and determine whether there is a risk of complaining of knee pain. This will also be described later with reference to FIG.
踵の上方の状態の一例を示す図8において、参考線L5L、L5Rは足Fの骨軸(実線で示す)と連続する脚部Lの中心軸(破線で示す)を表現している。参考線L5L、L5Rで示す様に、踵が曲がっている(外反している)場合には、踵が硬く(踵周辺の関節の可動域が制限されており)、外側(小指側)に曲がらないため、位置(1)におけるせん断力の数値が小さくなる。図8で示す様な場合(踵が硬く外側に曲がらない状態)では、膝にストレスが掛かり、痛みが発症する場合がある。
その様な場合に、靴或いはインソールにおいて、靴の外側の高さ、内側の高さ或いは踵自体の高さを調節することにより、踵の動きを制限し、正常な重心線に近づけることが出来る。そのため、膝の痛みも低減する。これについては、図13を参照して後述する。
In FIG. 8 showing an example of a state above the heel, reference lines L5L and L5R represent the central axis (shown by broken lines) of the leg L which is continuous with the bone axis of the foot F (shown by solid lines). As shown by the reference lines L5L and L5R, when the heel is bent (valgus), the heel is hard (the range of motion of the joint around the heel is limited) and the heel is bent outward (the little finger side). Therefore, the numerical value of the shear force at the position (1) becomes small. In a case as shown in FIG. 8 (a state in which the heel is hard and does not bend outward), stress may be applied to the knee and pain may occur.
In such a case, in the shoe or the insole, by adjusting the height of the outside of the shoe, the inside of the shoe, or the height of the heel itself, the movement of the heel can be restricted and the center of gravity can be approximated. . Therefore, knee pain is also reduced. This will be described later with reference to FIG.
ここで位置(4)における圧力の値は、アーチ、脚の骨軸、重心線の特定とは関係が無い。
位置(4)における圧力値が大きい場合には、歩行に際して足指が有効に使われており、地面を蹴り出す力が大きいことを意味している。すなわち、歩行に際して足指が有効に使われており、地面を蹴り出す力が大きければ、その他の条件が同じ場合には、歩幅が大きく、歩行速度が速く、クリアランス(歩行中のつま先と接地面との距離)も大きい。そのため、歩行が安定しており、歩行時の転倒の危険性が少ない。
換言すれば、位置(4)の計測結果は、歩行機能を判定し、歩行時の転倒の可能性を判断するのに用いられる。
Here, the value of the pressure at the position (4) has no relation to the specification of the arch, the bone axis of the leg, and the center of gravity line.
When the pressure value at the position (4) is large, it means that the toes are effectively used during walking and the force to kick the ground is large. In other words, if the toes are used effectively when walking and the force to kick the ground is large, and other conditions are the same, the stride is large, the walking speed is high, and the clearance (toe and ground contact surface during walking) The distance between them is also large. Therefore, walking is stable and there is little danger of falling during walking.
In other words, the measurement result of the position (4) is used for determining the walking function and determining the possibility of falling during walking.
図4で示す重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック120における構成及び機能(作用)について、図9〜図13を参照して説明する。
図示の重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120の機能ブロックを示す図9において、重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120(破線で囲まれた部分)は、重心点決定ブロック120A、重心点の軌跡である重心線を決定する重心線決定ブロック120B、アーチ決定ブロック120C、骨軸決定ブロック120D、判定ブロック120E、記憶ブロック120Fを有する。図9における符号120I、120Oは、それぞれ入力側インターフェース、出力側インターフェースを示している。
図2を参照して述べた通り、重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120は、転倒リスク判定ブロック70と情報信号ラインIL110により接続されている。それと共に、重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120は、情報信号ラインIL109により表示装置22と接続されている。
The configuration and function (operation) of the center of gravity / arch / bone bone axis determination block 120 shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 9 showing the functional blocks of the center of gravity / arch / bone bone axis
As described with reference to FIG. 2, the
重心点決定ブロック120Aは、入力側インターフェース120I及び情報信号ラインIL101を介してセンサ1、2、3、5、6、7からの計測信号(位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する圧力或いはせん断力の計測結果)を受信し、重心点(COP)を求める機能を有している。
重心点決定ブロック120Aで決定された重心点(瞬間における足裏の圧力中心)の情報は、情報信号ラインIL102を介して重心線決定ブロック120Bに送信される。
重心点決定ブロック120Aにおいて重心点(COP)を決定する際には、従来公知のソフトウェア技術を用いて、測定対象者の特質等を考慮して、ケース・バイ・ケースで決定する。後述する重心線決定ブロック120B、アーチ決定ブロック120C、骨軸決定ブロック120Dにおいても同様である。
The center-of-gravity
Information on the center of gravity (the center of pressure of the sole at the moment) determined by the center of
When the center of gravity (COP) is determined in the center of
重心線決定ブロック120Bは、情報信号ラインIL102を介して重心点決定ブロック120Aから重心点(COP)の情報を受信し、重心点の軌跡である重心線を決定する機能を有している。
重心線決定ブロック120Bで決定された重心線の情報は、情報信号ラインIL103を介して判定ブロック120Eに送信される。
The center-of-gravity line determination block 120B has a function of receiving information on the center-of-gravity point (COP) from the center-of-gravity point determination block 120A via the information signal line IL102, and determining a center-of-gravity line which is a locus of the center-of-gravity point.
The information of the barycentric line determined in the barycentric line determination block 120B is transmitted to the
アーチ決定ブロック120Cは、入力側インターフェース120I及び情報信号ラインIL104を介して、センサ1、2、3、5、6、7からの計測信号(位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する圧力、せん断力の計測値)を受信し、それに基づいてアーチを決定する機能を有している。
アーチ決定ブロック120Cでは、アーチを構成する縦アーチAR1、外アーチAR2、横アーチAR3のそれぞれの位置や形状を特定し、アーチが決定される。
アーチ決定ブロック120Cで決定された縦アーチAR1、外アーチAR2、横アーチAR3の情報は、情報信号ラインIL105を介して判定ブロック120Eに送信される。
The arch determination block 120C receives the measurement signals (positions (1), (2), (3), (3), 5), (6), and (7) have a function of receiving pressure and shear force (measured values) and determining an arch based on the received values.
In the arch determination block 120C, the position and shape of each of the vertical arch AR1, the outer arch AR2, and the horizontal arch AR3 constituting the arch are specified, and the arch is determined.
Information on the vertical arch AR1, the outer arch AR2, and the horizontal arch AR3 determined in the arch determination block 120C is transmitted to the
骨軸決定ブロック120Dは、入力側インターフェース120I及び情報信号ラインIL106を介してセンサ1、2、3、5、7からの計測信号(位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に作用する圧力、せん断力の測定値)を受信し、足の骨軸の動きを把握して、足の骨軸を決定する機能を有している。
骨軸決定ブロック120Dで決定された足の骨軸の情報は、情報信号ラインIL107を介して判定ブロック120Eに送信される。
The bone axis determination block 120D includes measurement signals (positions (1), (2), (3), and (5)) from the
Information on the bone axis of the foot determined in the bone axis determination block 120D is transmitted to the
記憶ブロック120Fには、重心点、重心線、アーチ、足の骨軸について、いわゆる「正常」と考えられる場合のデータ(正常値)が記憶されており、当該正常値データは情報信号ラインIL108を介して判定ブロック120Eに送信され、判定ブロック120Eによる判定の際に参照される。
記憶ブロック120Fには、前記正常値データの他に、位置(2)、(3)側に作用する荷重のしきい値、位置(1)にかかるせん断力のしきい値等が記憶されている。
ここで、位置(2)、(3)側に作用する荷重のしきい値は、判定ブロック120Eにおいて、アーチの硬さ(柔軟性)を判断するために用いられる。そして、位置(1)にかかるせん断力のしきい値は、判定ブロック120Eにおいて、踵が外反しているか否かを判断するために用いられる。
The
In addition to the normal value data, the
Here, the threshold value of the load acting on the positions (2) and (3) is used in the
判定ブロック120Eは、重心線の正常値データ(記憶ブロック120Fから受信)と比較して、重心線決定ブロック120Bで決定された重心線が正常か否かを判定する機能と、重心線が正常でない場合にどの程度異常であるか(正常な状態からどの程度偏奇しているか)を判定する機能とを有している(図10のステップS102、S103参照)。
判定ブロック120Eの前記判定結果は、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL109を介して、表示装置122に送信されて表示される。それと共に、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL110を介して、転倒リスク判定ブロック70に送信される。
The
The determination result of the
また判定ブロック120Eは、アーチの正常値データ(記憶ブロック120Fから受信)と比較して、アーチ決定ブロック120Cで決定されたアーチ(縦アーチAR1、外アーチAR2、横アーチAR3)が正常か否かを判定する機能と、アーチが正常でない場合にどの程度異常であるか(正常なアーチに比較して、どの程度変形しているか)を判定する機能を有している(図10のステップS102、S103参照)。
そして判定ブロック120Eは、位置(2)、(3)側にかかる荷重の計測値を、当該荷重のしきい値(記憶ブロック120Fから受信)と比較して、アーチの硬さ(柔軟性)を判定する機能を有している。この機能は、図12を参照して後述する。
さらに判定ブロック120Eは、位置(2)で作用する力の計測値と位置(6)に作用する力の計測値を比較して、アーチの種類(「扁平足」、「正常」、「ハイアーチ」)を判定する機能を有している。この機能については、図11を参照して後述する。
判定ブロック120Eによるアーチに関する前記判定結果は、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL109を介して、表示装置22に送信され表示される。それと共に、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL110を介して、転倒リスク判定装置70に送信される。
The
The
Further, the
The result of the determination regarding the arch by the
判定ブロック120Eは、骨軸の正常値データ(記憶ブロック120Fから受信)と比較して、骨軸決定ブロック120Dで決定された足の骨軸が正常か否かを判定する機能と、足の骨軸が正常でない場合に異常の程度はどれ位か(足の骨軸が正常な場合に対してどの程度変形しているのか)を判定する機能を有している(図10のステップS102、S103参照)。
また、判定ブロック120Eは、位置(1)にかかるせん断力の計測値を、踵が外反しているか否かを判断するための当該せん断力のしきい値(記憶ブロック120Fから受信)と比較して、踵が外反しているか否かを判定する機能を有している。この機能については、図13を参照して後述する。
判定ブロック120Eによる骨軸に関する前記判定結果は、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL109を介して、表示装置22に送信され表示される。それと共に、出力側インターフェース120O及び情報信号ラインIL110を介して、転倒リスク判定装置70に送信される。
図11、図12、図13を参照して後述する制御を実行する際には、センサ1、2、3、5、6、7による計測信号は、入力側インターフェース120I及び情報信号ラインIL111を介して、判定ブロック120Eに送信される。換言すると、図11、図12、図13を参照して後述する制御に際しては、センサ1、2、3、5、6、7による計測信号は、重心点決定ブロック120A、重心線決定ブロック120B、アーチ決定ブロック120C、骨軸決定ブロック120Dは経由しない。
The
Further, the
The result of the determination regarding the bone axis by the
When executing the control described below with reference to FIGS. 11, 12, and 13, the measurement signals from the
表示装置22は、判定ブロック120Eから送信された判定結果を表示する機能を有している。
具体的には、「被験者の重心線が正常か否か」、「重心線が正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者のアーチ(縦アーチ、外アーチ、横アーチ)が正常か否か」、「アーチが正常でない場合、どの程度異常なのか」、「被験者の足の骨軸が正常か否か」、「足の骨軸が正常でない場合、どの程度異常なのか」について、画像データを含めて表示する機能を有している。
また、表示装置22は、判定ブロック120Eの判定結果として、「アーチの硬さ(柔軟性)」、「アーチの種類(扁平足、正常、ハイアーチ)」、「踵が外反しているか否か」について、画像データを含めて表示する機能を有している。
表示装置22は情報伝達ラインCL76(図2)を介して、前記画像データを転倒防止指導ブロック90に送信する機能も有している。
The
Specifically, "whether the subject's center of gravity line is normal", "how much abnormal if the center of gravity line is not normal", "whether the subject's arch (vertical arch, outer arch, horizontal arch) is normal , "If the arch is not normal, how much is abnormal", "Is the subject's foot bone axis normal?", "If the foot bone axis is not normal, how much is abnormal" It has a function to display including data.
In addition, the
The
図2において、転倒防止指導ブロック90は、転倒リスク判定ブロック70から送信された判定結果、表示装置22から送信された画像データを受信して、これ等に基づいて、判定結果が「正常ではない」場合に、それを改善するための運動、使用器具等を提示する機能を有する(図10〜図13参照)。
2, the fall
重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120による足部の異常解析の一例を、主として図10を参照して説明する。
図10のフローチャートは、位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する力を計測し、当該計測結果より重心点(足裏の圧力中心)、重心線、アーチ、足の骨軸を決定し当該重心線、アーチ、足の骨軸が正常か否かを判定した上、異常を抑制する運動、使用器具を設計、決定する制御を示している。
図10において、ステップS101では、センサ1、2、3、5、6、7により位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する力を計測する。そして、ステップS102に進む。
An example of an abnormal analysis of a foot by the
The flowchart of FIG. 10 measures the forces acting on the positions (1), (2), (3), (5), (6), and (7), and, based on the measurement results, the center of gravity (the pressure center of the sole). ), Determine the center of gravity line, arch, and bone axis of the foot, determine whether the center of gravity line, arch, and bone axis of the foot are normal. ing.
In FIG. 10, in step S101, the forces acting on the positions (1), (2), (3), (5), (6), and (7) by the
ステップS102では、重心点決定ブロック120A(図9)において、ステップS1の位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する力(圧力、せん断力)の計測結果に基づき、重心点(足裏の圧力中心)を決定し、さらに重心線決定ブロック120B(図9)において、重心点の軌跡である重心線を決定する。
また、ステップS102では、アーチ決定ブロック120C(図9)において、ステップS101の位置(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)に作用する力の計測結果に基づき、アーチ(縦アーチ、外アーチ、横アーチ)を決定する
さらに、ステップS102では、骨軸決定ブロック120D(図9)において、ステップS101の位置(1)、(2)、(3)、(5)、(7)に作用する力の計測結果に基づき、足の骨軸を決定する。
In step S102, forces (pressure, shear) acting on the positions (1), (2), (3), (5), (6), and (7) in step S1 in the center-of-gravity point determination block 120A (FIG. 9). Based on the measurement result of the force), the center of gravity (the center of pressure of the sole) is determined, and the center of gravity, which is the locus of the center of gravity, is determined in the center of gravity determination block 120B (FIG. 9).
In step S102, the measurement results of the forces acting on the positions (1), (2), (3), (5), (6), and (7) in step S101 in the arch determination block 120C (FIG. 9). Are determined on the basis of, the arches (vertical arches, outer arches, and lateral arches). Further, in step S102, in the bone axis determination block 120D (FIG. 9), the positions (1), (2), (3), The bone axis of the foot is determined based on the measurement results of the forces acting on (5) and (7).
次に、ステップS103では、ステップS102で決定した重心線、アーチ(縦アーチAR1、外アーチAR2、横アーチAR3)、足の骨軸を、記憶ブロック120F(図9)に記憶された正常な重心線、アーチ、骨軸のデータと比較し、当該比較結果により被験者の重心線、アーチ、骨軸が正常であるか否かを判定し、異常である場合には異常の程度を判定する。
ステップS104では、ステップS103で被験者の重心線、アーチ、骨軸の何れかが異常と判定された場合に、当該異常を抑制、改善するのに好適な運動、使用器具等を設計、決定し、提示する。そして、制御を終了する。
Next, in step S103, the center of gravity line, the arch (the vertical arch AR1, the outer arch AR2, and the horizontal arch AR3) and the bone axis of the foot determined in step S102 are stored in the normal center of gravity stored in the
In step S104, when any of the subject's center of gravity line, arch, or bone axis is determined to be abnormal in step S103, the exercise is designed and determined so as to suppress and improve the abnormality and to use appropriate exercises, Present. Then, the control ends.
重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120による足部の異常解析の他の例を、主として図11を参照して説明する。
図6に関連して上述した様に、位置(6)と位置(2)に作用する力の計測結果から、縦アーチAR1に関連して、被験者のアーチに関する種類を「扁平足」、「正常」、「ハイアーチ」の3種類に分類することが出来る。ここで、
位置(2)に作用する力≒位置(6)に作用する力、或いは、
位置(2)に作用する力≦位置(6)に作用する力、であれば、被験者は扁平足であり、
位置(2)に作用する力>位置(6)に作用する力であれば、被験者は扁平足でもハイアーチでもない「正常」な足であり、
位置(2)に作用する力、位置(6)に作用する力が共に検出されない場合には、被験者は「ハイアーチ」に分類される。
係る関係を用いて判断する制御(処理)が図11に記載されている。
Another example of the abnormal analysis of the foot by the bone axis determination
As described above with reference to FIG. 6, based on the measurement results of the forces acting on the positions (6) and (2), the types of the subject's arch in relation to the vertical arch AR1 are “flat feet” and “normal”. , And “high arch”. here,
Force acting on position (2) ≒ force acting on position (6), or
If the force acting on the position (2) ≦ the force acting on the position (6), the subject is a flat foot,
If the force acting on the position (2)> the force acting on the position (6), the subject is a “normal” foot that is neither a flat foot nor a high arch,
If neither the force acting on the position (2) nor the force acting on the position (6) is detected, the subject is classified as a “high arch”.
FIG. 11 shows a control (process) for determining using such a relationship.
図11において、ステップS111では、センサ2、センサ6により位置(2)、(6)に作用する力(例えば圧力、せん断力も可能)を計測する。そしてステップS112に進む。
ステップS112では、ステップS111で計測した位置(2)に作用する力と、同じく位置(6)に作用する力の大きさを比較し、位置(2)に作用する力が位置(6)に作用する力よりも大きいか否かを判断する。
ステップS112の比較の結果、位置(2)に作用する力が位置(6)に作用する力より大きい場合は(ステップS112が「Yes」)、ステップS113に進む。
ステップS113では、被験者のアーチは、扁平足やハイアーチには該当せず、「正常」と判断して、制御を終了する。
In FIG. 11, in step S111, the force (for example, pressure and shear force is also possible) acting on the positions (2) and (6) is measured by the
In step S112, the force acting on the position (2) measured in step S111 is compared with the magnitude of the force acting on the position (6), and the force acting on the position (2) acts on the position (6). It is determined whether it is greater than the force to perform.
As a result of the comparison in step S112, if the force acting on the position (2) is larger than the force acting on the position (6) ("Yes" in step S112), the process proceeds to step S113.
In step S113, the arch of the subject does not correspond to a flat foot or a high arch, and is determined to be “normal”, and the control ends.
ステップS112の比較の結果、位置(2)に作用する力が位置(6)に作用する力と概略等しいか、或いは、位置(2)に作用する力が位置(6)に作用する力より小さい場合(ステップS112が「No(位置(2)≦位置(6))」の場合)は、ステップS114に進む。
ステップS114では、被験者のアーチが「扁平足」に該当すると判断する。この場合には、転倒防止指導ブロック90(図2)において、例えばインソールにアーチを形成する等の工夫(扁平足改善用の器具の提供)を提示することが可能である。
ステップS112の比較の結果、位置(2)に作用する力及び位置(6)に作用する力が共に検出されない場合(ステップS112が「No(位置(2)、位置(6)の力が検出されず)」の場合)は、ステップS115に進む。
ステップS115では、被験者のアーチが「ハイアーチ」に該当すると判断して、制御を終了する。
なお、図11には図示されていないが、アーチに関する各種判定においては、必要に応じて(2)、(6)以外のその他の位置(1)、(3)、(5)、(7)に作用する力(圧力、せん断力)の計測結果を併せて参照する必要がある。後述する図12、図13の制御においても同様である。
As a result of the comparison in step S112, the force acting on the position (2) is substantially equal to the force acting on the position (6), or the force acting on the position (2) is smaller than the force acting on the position (6). In this case (step S112 is “No (position (2) ≦ position (6))”), the process proceeds to step S114.
In step S114, it is determined that the arch of the subject corresponds to “flat feet”. In this case, in the fall prevention guidance block 90 (FIG. 2), it is possible to present a device such as forming an arch on the insole (providing a device for improving flat feet).
As a result of the comparison in step S112, when both the force acting on the position (2) and the force acting on the position (6) are not detected (step S112 is “No (position (2), the force at the position (6) is detected). ))), The process proceeds to step S115.
In step S115, it is determined that the arch of the subject corresponds to the “high arch”, and the control ends.
Although not shown in FIG. 11, in various determinations regarding the arch, other positions (1), (3), (5), and (7) other than (2) and (6) may be used as necessary. It is necessary to refer to the measurement results of the forces (pressure, shear force) acting on the surface. The same applies to the control of FIGS. 12 and 13 described later.
重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120による足部の異常解析の別の例を、主として図12を参照して説明する。
上述した様に、アーチが硬く、足の骨軸が内側に動かない場合には、位置(2)、(3)側に大きな荷重がかかり、歩行中に膝が捻じれ(回内モーメントが発生し)、将来、いわゆる「膝がこすれる」状態になって膝の痛みを訴える恐れがある。
図12のフローチャートは、係る恐れの有無を判断する。そのため、位置(2)、(3)側に作用する力を計測し、計測された力が大きい場合は、「アーチが硬く歩行中に膝が捻じれる恐れがある」等の判断を行う。それと共に、「歩行中に膝が捻じれる(回内モーメントが発生する)」ことを抑制するための運動、使用器具を提示する。
Another example of the abnormal analysis of the foot by the center-of-gravity / arch / bone bone axis determination
As described above, when the arch is hard and the bone axis of the foot does not move inward, a large load is applied to the positions (2) and (3), and the knee is twisted during walking (pronation moment is generated). In the future, there is the danger that the so-called "knee rubs" may be present and complain of knee pain.
The flowchart of FIG. 12 determines whether or not there is such a fear. Therefore, the forces acting on the positions (2) and (3) are measured, and if the measured force is large, a judgment such as "the arch is hard and the knee may be twisted during walking" is performed. At the same time, the present invention proposes exercises and equipment for suppressing "twisting of the knee during walking (generating a pronation moment)".
図12において、ステップS121では、センサ2、3により位置(2)、(3)に作用する力(圧力、せん断力)を計測する。そしてステップS122に進む。
ステップS122では、ステップS121で計測された位置(2)、(3)に作用する力に基づき、位置(2)、(3)側に大きな荷重がかかっているか否かを判断する。係る判断は、例えば、位置(2)、(3)に作用する力の計測結果と、歩行中に膝が捻じれる(回内モーメントが発生する)場合の各種データ及び被験者の計測データに基づいて総合的に決定されるしきい値とを比較して行われる。
ステップS122で、位置(2)、(3)側に(対処すべき)大きな荷重がかかっていると判断した場合は(ステップS122が「Yes」)、ステップS123に進む。
一方、ステップS122で、位置(2)、(3)側に(対処すべき)大きな荷重がかかっていない判断した場合は(ステップS122が「No」)、制御を終了する。
In FIG. 12, in step S121, forces (pressure and shear force) acting on the positions (2) and (3) are measured by the
In step S122, it is determined whether or not a large load is applied to the positions (2) and (3) based on the forces acting on the positions (2) and (3) measured in step S121. Such a determination is based on, for example, the measurement results of the forces acting on the positions (2) and (3), various data when the knee is twisted (a pronation moment occurs) during walking, and the measurement data of the subject. This is performed by comparing with a comprehensively determined threshold value.
When it is determined in step S122 that a large load (to be dealt with) is applied to the positions (2) and (3) (“Yes” in step S122), the process proceeds to step S123.
On the other hand, if it is determined in step S122 that a large load (to be dealt with) is not applied to the positions (2) and (3) ("No" in step S122), the control is ended.
ステップS123(位置(2)、(3)側に(対処すべき)大きな荷重がかかっていると判断された場合)では、「アーチが硬く、足の骨軸が内側に移動しない(したがってO脚気味となり、脚が外側に曲がる)」と判断する。そしてステップS124に進む。
ステップS124では、当該被験者には、現在或いは将来において、「歩行中に膝が捻じれる(回内モーメントが発生する)」と判断し、そのため、「将来、いわゆる「膝がこすれる」状態になって膝の痛みを訴える恐れがある」と判断する。
そして、ステップS125に進む。
In step S123 (when it is determined that a large load (to be dealt with) is applied to the positions (2) and (3)), “the arch is hard and the bone axis of the foot does not move inward (therefore, the O-leg) And the legs bend outwards. " Then, the process proceeds to step S124.
In step S124, the subject determines that "the knee is twisted during walking (a pronation moment is generated)" at present or in the future, and therefore, the subject is in a state of "so-called" knee rubbing "in the future. They may complain of knee pain. "
Then, the process proceeds to step S125.
ステップS125では、歩行中に膝が捻じれ(回内モーメントが発生し)、将来、いわゆる「膝がこすれる」状態になって膝の痛みを訴える恐れがある場合に対する改善策或いは対処法を提示する。
例えば、歩行中の膝の捻じれ(回内モーメントの発生)を抑制して、将来の膝の痛みを予防するため、足の骨軸が内側に移動し易い器具や、足の骨軸が外側に移動するのを抑制して、内側に移動するのを助長するための体操を提示する。例えば、靴或いはインソールにおいて、靴の外側の高さ、内側の高さ或いは踵自体の高さを調節することにより、踵の動きを制限し、正常な重心線に近づけることが出来る。そのため、膝の痛みも低減する。
ステップS125については、情報処理装置のみならず、専門家や医者がステップS123、S124の判定結果を受けて提示を行う場合を包含する。
In step S125, an improvement measure or a countermeasure is presented for a case where the knee is twisted (a pronation moment is generated) during walking, and there is a possibility that a so-called "knee rubs" in the future and there is a possibility of complaining of knee pain. .
For example, to control torsion of the knee during walking (generation of pronation moment) and prevent future knee pain, a device that allows the bone axis of the foot to move inward, Exercise is provided to suppress movement to the inside and to encourage movement inward. For example, in a shoe or an insole, by adjusting the outer height, the inner height, or the height of the heel itself, the movement of the heel can be limited to approximate a normal center of gravity line. Therefore, knee pain is also reduced.
Step S125 includes the case where not only the information processing apparatus but also an expert or a doctor presents the results of determination in steps S123 and S124 and presents them.
重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120による足部の異常解析のさらに別の例を、主として図13を参照して説明する。
図8で示す様に踵が曲がっている(外反している)場合には、踵が硬く、外側(小指側)に曲がらないため、位置(1)におけるせん断力の数値が小さくなる。
図13のフローチャートでは、位置(1)に作用するせん断力を計測し、当該せん断力が小さい場合は、「踵が曲がっていて(外反していて)、踵が外側に曲がらない状態」と判断して、それ抑制する体操や使用器具を提示する。
Still another example of the foot abnormality analysis by the center-of-gravity / arch / bone bone axis determination
When the heel is bent (valgus) as shown in FIG. 8, the heel is hard and does not bend outward (the little finger side), so that the numerical value of the shear force at the position (1) becomes small.
In the flowchart of FIG. 13, the shear force acting on the position (1) is measured, and when the shear force is small, it is determined that the heel is bent (valgus) and the heel is not bent outward. Then, the gymnastics and equipment to be used are presented.
図13において、ステップS131では、センサ1により位置(1)に作用するせん断力を計測する。そしてステップS132に進む。
ステップS132では、ステップS131で計測した位置(1)に作用するせん断力がしきい値N以下か否かを判断する。ここで、しきい値Nは、外反に関する蓄積されたデータと、被験者の計測データに基づいて、総合的に決定される。
ステップS132で、位置(1)に作用するせん断力がしきい値N以下の場合は(ステップS132が「Yes」)、ステップS133に進む。
一方、ステップS132で、位置(1)に作用するせん断力がしきい値Nより大きい場合は(ステップS132が「No」)、制御を終了する。
In FIG. 13, in step S131, the shear force acting on the position (1) is measured by the
In step S132, it is determined whether the shearing force acting on the position (1) measured in step S131 is equal to or smaller than the threshold value N. Here, the threshold value N is comprehensively determined based on accumulated data on valgus and measurement data of the subject.
In step S132, when the shearing force acting on the position (1) is equal to or smaller than the threshold value N (“Yes” in step S132), the process proceeds to step S133.
On the other hand, if the shearing force acting on the position (1) is larger than the threshold value N in step S132 ("No" in step S132), the control ends.
ステップS133(位置(1)に作用するせん断力がしきい値N以下の場合)は、被験者の「踵が曲がっており(外反している)、踵が硬くて外側(小指側)に曲がらない状態」と判断する。そしてステップS134に進む。
ここで、踵が硬く外側に曲がらない状態では、膝にストレスが掛かり、痛みが発症する恐れがある。そのため、ステップ1S34では、踵が硬く外側に曲がらないため、膝にストレスが掛かり、痛みが発症する恐れがある場合の改善策或いは対処方法を提示する。
ステップS134では、例えば、踵の外側に隙間のあるインソール或いは靴を提示する。靴或いはインソールにおいて、靴の外側の高さ、内側の高さ或いは踵自体の高さを調節することにより、踵の動きを制限し、正常な重心線に近づけることが出来る。そのため、膝の痛みも低減する。
In step S133 (when the shearing force acting on the position (1) is equal to or less than the threshold value N), the subject's "heel is bent (valgus), and the heel is hard and does not bend outward (little finger side). State. " Then, the process proceeds to step S134.
Here, when the heel is hard and does not bend outward, stress may be applied to the knee and pain may occur. Therefore, in step 1S34, an improvement measure or a countermeasure is presented in a case where the heel is hard and does not bend outward, so that stress is applied to the knee and pain may occur.
In step S134, for example, an insole or shoe with a gap outside the heel is presented. In a shoe or an insole, by adjusting the height of the outside of the shoe, the inside of the shoe, or the height of the heel itself, the movement of the heel can be restricted to approximate the normal center of gravity line. Therefore, knee pain is also reduced.
また図示はしないが、足裏計測システム100によれば、外反母趾についても、それを改善することが出来る。
外反母趾或いはその傾向がある場合には、位置(7)に大きな荷重が掛かり、位置(3)で地面を強く蹴っている。そのため、位置(5)における地面を蹴る力を抑制し、位置(7)に係る荷重が適正になる様に靴やインソール等を工夫し、器具を提案し、或いは、位置(5)における地面を蹴る力を抑制し、位置(7)に係る荷重が適正になる様な運動プログラムを提案することが出来る。
Although not shown, the
In the case of hallux valgus or its tendency, a large load is applied to the position (7) and the ground is strongly kicked at the position (3). Therefore, the force of kicking the ground at the position (5) is suppressed, shoes and insoles are devised so that the load at the position (7) is appropriate, and a device is proposed, or the ground at the position (5) is removed. It is possible to propose an exercise program in which the kicking force is suppressed and the load related to the position (7) becomes appropriate.
足裏計測システム100及び重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120では、足の重心点、アーチ、足の骨軸を決定し、足の重心点の軌跡である「足の重心線」を求めて、正常なデータと比較することにより、足圧分布のみでは判断することが出来ない各種異常(変形性膝関節症や外反拇指以外の異常)の有無を判断することが出来る。そして、当該異常を矯正或いは抑制する様な器具、運動を提案することが可能である。特に、小学生、中学生の様に成長途中の段階であれば、上述した様な運動や器具により、各種異常が解消され、正常な状態になる可能性が高い。
換言すれば、実施形態によれば、変形性膝関節症や外反拇指以外の各種異常を判断するパラメータとして、足の重心線、アーチ、足の骨軸という足圧分布以外のパラメータを用いている。
The
In other words, according to the embodiment, as parameters for judging various abnormalities other than osteoarthritis and valgus thumb, using a parameter other than foot pressure distribution such as a foot center of gravity line, an arch, and a foot bone axis. I have.
足裏計測システム100及び重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120では、前記センサ1〜7を踵骨隆起部(位置1)、立方骨(位置2)、第五中足骨頭(位置3)、第一中足骨頭(位置5)、中間楔状骨(位置6)、横足弓中心(位置7)と対応する位置に設けたので、足の重心点、アーチ、足の骨軸を正確に決定することが出来る。
そして、足の重心点の軌跡である「足の重心線」も容易に求めることが出来る。
In the
Then, the "foot center of gravity line" which is the locus of the center of gravity of the foot can also be easily obtained.
また足裏計測システム100及び重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120では、被験者の足と接触する靴或いはソール等の足裏と接触する部材にセンサ1〜7を設けているので、被験者と接触する構成を小型化することが出来る。
そのため、大型装置の様に被測定者に余計なストレスを与えてしまうことはなく、そのため、正確な計測が可能である。また、小型化された装置であれば、運動している中で(例えば歩行中に)、上述した位置に作用する力(せん断力或いは圧力)を直接計測することが可能になる。従来技術の様に、静止した状態の足裏圧力から歩行中の足裏圧力を推定する必要はない。
特に、図4で示す場合には、センサ1〜7の出力を重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120に対して無線で送信しているので、有線で計測結果を送信する場合に比較して、被験者が運動中(例えば歩行中)における計測結果の送信が容易であり、解析が容易に行われる。
In the
Therefore, unlike the large-sized apparatus, no extra stress is applied to the person to be measured, and accurate measurement can be performed. Further, if the apparatus is miniaturized, it is possible to directly measure the force (shear force or pressure) acting on the above-mentioned position while exercising (for example, during walking). There is no need to estimate the sole pressure during walking from the sole pressure in a stationary state as in the related art.
In particular, in the case shown in FIG. 4, since the outputs of the
ここで、拇指接地面(位置4)における圧力値が大きい場合には、歩行に際して足指が有効に使われており、地面を蹴り出す力が大きいことを意味している。すなわち、拇指接地面(位置4)における圧力値が大きければ、歩行に際して足指が有効に使われており、地面を蹴り出す力が大きいことを意味する。従って、その他の条件が同じであれば、拇指接地面(位置4)における圧力値が大きい場合には、歩幅が大きく、歩行速度が速く、クリアランス(つま先と接地面との距離)も大きいことになる。そのため、歩行が安定しており、歩行時の転倒の危険性が少ない。
足裏計測システム100では、拇指接地面(位置4)にセンサ4を設けているので、足部の異常に加えて、歩行機能を判定し、歩行時に転倒する可能性を判断することが出来る。
Here, when the pressure value on the thumb contact surface (position 4) is large, it means that the toe is effectively used during walking and the force to kick the ground is large. That is, if the pressure value on the thumb contact surface (position 4) is large, it means that the toes are effectively used during walking and the force to kick the ground is large. Therefore, if other conditions are the same, when the pressure value on the thumb contact surface (position 4) is large, the stride is large, the walking speed is fast, and the clearance (the distance between the toe and the contact surface) is large. Become. Therefore, walking is stable and there is little danger of falling during walking.
In the
そして足裏計測システム100及び重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120では、位置(6)と位置(2)に作用する力の計測値から、被験者が「扁平足」、「正常」、「ハイアーチ」の何れに該当するのかを特定出来る(図8)。
さらに、位置(2)、(3)側に作用する力の計測値から、「アーチが硬く歩行中に膝が捻じれる」か否かを判断することが出来て、それ抑制する運動、使用器具も併せて提示することが出来る(図12)。
それに加えて、位置(1)に作用するせん断力の計測値から、「踵が曲がっていて(外反していて)、踵が外側に曲がらない状態」であるか否かを判断することが出来て、それ抑制する使用器具を提示することが出来る(図13)。
ここで、図8では外反の場合を示しているが、足裏計測システム及び重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック制御装置120は、内反に対しても対応することが出来る。
Then, in the
Furthermore, from the measured values of the forces acting on the positions (2) and (3), it is possible to determine whether or not “the knee is twisted during walking when the arch is hard”, and exercises and equipment used to suppress it Can also be presented together (FIG. 12).
In addition, from the measured value of the shear force acting on the position (1), it can be determined whether or not “the heel is bent (valgus) and the heel is not bent outward”. Thus, it is possible to present a tool for use to suppress it (FIG. 13).
Here, FIG. 8 shows the case of varus, but the sole measurement system and the center of gravity, arch, and bone axis determination
次に、図14〜図20を参照して、足部判定システム200について詳細に説明する。
先ず、図14〜図16を参照して、足部判定システム200を説明する。
図14において足部判定システム200は、被験者Mの両足を載置可能な撮影箇所である台201と、被験者Mの画像を撮影する撮像装置202(例えばカメラ:以下同じ)と、撮像装置202(カメラ)により撮影した被験者Mの画像データを解析する解析装置である骨格モデル作成及び運動解析ブロック210を有している。
台201(撮影箇所)の周囲には、台201と同心円状にレール204が配置されている。このレール204上を、カメラ202が移動可能に設置されている。
Next, the
First, the
In FIG. 14, the
A
明確には図示されていないが、カメラ202には駆動機構(走行機構)が設けられており、当該駆動機構(図示せず)により、矢印ARで示す様に、カメラ202はレール204上を等速移動する。ここで、不等速移動或いは断続的な移動等であっても良い。
カメラ202はレール204上を等速移動しながら、所定間隔(或いは所定時間)毎に、例えばカメラ202が同心円状のレール204の中心角が30°に対応する距離だけ移動する度毎に(レール204上を円周方向に12等分した円周方向間隔分だけカメラ2が移動する度毎に)、カメラ202はその瞬間における静止画像を撮影する。
図示はされていないが、カメラ202は台201の頂面に対して真横の位置(水平な位置:垂直方向について同一の位置)ではなく、水平方向から上方に約30°の位置から撮影するのが好ましい。動画についても同様である。台201の頂面に対して水平方向から上方に約30°の位置から撮影すれば、被験者Mの踝が撮影し易く、足の特徴点が取り易いからである。
また、台201の表面(特に頂面)は、足の特徴点を乱し難いようにするため、幾何学的な模様(例えば、いわゆる「モザイク模様」)が付されているのが好ましい。
Although not clearly shown, the
The
Although not shown, the
The surface (particularly, the top surface) of the table 201 is preferably provided with a geometric pattern (for example, a so-called “mosaic pattern”) so as not to disturb the characteristic points of the foot.
ここでカメラ202は、静止画像を撮影する機能と共に、動画を撮影する機能を有している。
例えば、台201に載った被験者Mは、足裏を台に密着させた状態(いわゆる「ベタ足」の状態)と、踵を出来る限り上方に持ち上げた状態(いわゆる「つま先立ち」の状態)とを繰り返す。カメラ202は台201の周囲のレール204上を移動しながら静止画像を撮影しつつ、被験者Mが足裏を台に密着させた状態(ベタ足)と、踵を出来る限り上方に持ち上げた状態(つま先立ち)とを繰り返す様子を動画として撮影する。
図示はされていないが、台201における被験者Mの足のつま先に相当する部分を下方に移動可能に構成して、被験者Mがつま先を上げ下げする動作を静止画及び動画で撮影しても良い。つま先を上げ下げする動作は筋肉主導ではないので、骨格の異常を判定するのに好ましい。
Here, the
For example, the subject M placed on the table 201 has a state in which the soles are in close contact with the table (a so-called “solid foot” state) and a state in which the heel is raised as much as possible (a so-called “toe standing” state). repeat. The
Although not shown, a portion corresponding to the toe of the subject M's foot on the table 201 may be configured to be movable downward, and the operation of the subject M raising and lowering the toe may be photographed as a still image and a moving image. Since the operation of raising and lowering the toes is not muscle-driven, it is preferable to determine a skeletal abnormality.
ここで、静止画像を撮影するのと同時に動画を撮影する機能を有するカメラ202を1台用いることに代えて、複数台(例えば2台)のカメラを用意して、一方のカメラはレール204上を移動しつつ等間隔毎に静止画を撮影し、他方のカメラはレール204上を移動しつつ動画を撮影する様に構成しても良い。
また、上述の説明では、カメラ202が台201の周囲(のレール204上)を等速移動している旨が記載されているが、カメラ202を所定位置(定点)に固定して、台201を等速回転運動(すなわち、自転)させても良い。この場合も、不等速移動或いは断続的な移動等であっても良い。
Here, instead of using one
In the above description, it is described that the
カメラ202が撮影した静止画像データと動画データは、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210に送信される。
ここで、図14で示す様に、カメラ202がレール204上に設置され、レール204上を移動しながら静止画像及び動画を撮影する場合には、カメラ202と骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は無線で接続される。その場合、前記静止画像データと動画データは、無線によりカメラ202から骨格モデル作成及び運動解析ブロック210に送信される。図14においては、カメラ202と骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は信号ラインSRで接続されているが、信号ラインSRは無線と有線の何れを含む趣旨であり、静止画像データ及び動画データは骨格モデル作成及び運動解析ブロック210へ、無線或いは有線により送信される。
図示はされていないが、上記カメラ202を定点に固定して、台201を当該固定位置で等速回転運動(自転)させる場合には、前記静止画像データと動画データは有線(例えば信号伝達用ケーブル)で骨格モデル作成及び運動解析ブロック210に送ることが出来る。この場合も、無線でデータを送信することが可能である。
The still image data and the moving image data captured by the
Here, as shown in FIG. 14, when the
Although not shown, when the
図14で示す骨格モデル作成及び運動解析ブロック210について、図15、図16を参照して説明する。
図15(機能ブロック図)において、破線で囲んで示す骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は、立体画像作成ブロック210A、立体画像運動解析ブロック210B、骨格モデル作成ブロック210C、骨格モデル運動解析ブロック210D、異常部位特定ブロック210E、異常部位定量化ブロック210F、記憶ブロック210F、比較ブロック210Hを有している。なお符号210I、210Oは、それぞれ入力側インターフェース、出力側インターフェースを示している。
The skeleton model creation and motion analysis block 210 shown in FIG. 14 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 15 (functional block diagram), a skeleton model creation and motion analysis block 210 surrounded by a broken line includes a three-dimensional
骨格モデル作成及び運動解析ブロック210は、表示装置22と情報信号ラインIL216、IL219を介して接続されており、転倒リスク判定ブロック70と情報信号ラインIL216、217、IL219、220を介して接続されている。
図15において、各ブロック間で情報信号ラインを介して授受される情報の種類を、静止画像データは符号「A」で示し、動画データは符号「B」で示し、立体画像データは符号「C」で示し、骨格モデルデータは符号「D」で示す。
The skeleton model creation and
In FIG. 15, the type of information transmitted and received between the blocks via the information signal line is indicated by a symbol “A” for still image data, a symbol “B” for moving image data, and a symbol “C” for stereoscopic image data. ], And the skeleton model data is indicated by a symbol “D”.
立体画像作成ブロック210Aは、入力側インターフェース210I及び情報信号ラインIL201を介してカメラ202で撮影された静止画像データを受信し、当該静止画像データに基づいて、被験者Mの足部(足裏から踵の上方、例えば膝下に至る箇所)の立体画像を作成する機能を有している(図16のステップS203参照)。
静止画像データは、例えば被験者Mの足部(足裏から踵の上方、膝下に至る箇所)の静止画像であって、ベタ足の状態とつま先立ちの状態とその間の状態に係る画像である。つま先を上下動する間の画像をも含む。
The stereoscopic
The still image data is, for example, a still image of the foot of the subject M (from the sole to the upper part of the heel and below the knee), and is an image relating to the state of the solid foot, the state of the toe, and the state between them. Includes images while moving the toes up and down.
立体画像作成ブロック210Aにおいて立体画像を作成するに際して、例えば、既存の(市販の)ソフトウェアが用いられる。そして、被験者Mの特質等を考慮して、ケース・バイ・ケースで処理しつつ作成する。
後述するその他のブロック(立体画像運動解析ブロック210B、骨格モデル作成ブロック210C、骨格モデル運動解析ブロック210D、異常部位特定ブロック210E、異常部位定量化ブロック210F、記憶ブロック210G、比較ブロック210H)においても立体画像作成ブロック210Aと同様に、被験者Mの特質等を考慮しつつ、既存の(市販の)ソフトウェアを用いて、ケース・バイ・ケースで処理しつつ、必要な処理を実行する。
立体画像作成ブロック210Aで作成された立体画像データは、情報信号ラインIL202を介して立体画像運動解析ブロック210Bに送信され、また情報信号ラインIL203を介して骨格モデル作成ブロック210Cに送信され、さらに情報信号ラインIL204を介して異常部位特定ブロック210Eに送信される。
When a stereoscopic image is created in the stereoscopic
In other blocks described later (stereoscopic image motion analysis block 210B, skeleton
The three-dimensional image data created by the three-dimensional
立体画像運動解析ブロック210Bは、情報信号ラインIL202を介して立体画像作成ブロック210Aから立体画像データを受信すると共に、入力側インターフェース210I及び情報信号ラインIL205を介してカメラ202で撮影された動画データ(被験者Mが台1上でベタ足の状態とつま先立ちの状態を繰り返す動画のデータ、或いはつま先を上げ下げする運動を繰り返す動画のデータ)を受信し、当該立体画像データ、動画データに基づいて、立体画像の運動解析(例えば、かかとの上げ下げ、つま先の上げ下げの運動に異常があるか否かの判断)を行う機能を有している(図16のステップS206参照)。立体画像の動きを解析することにより、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を更に正確に判断することが出来る。
立体画像運動解析ブロック210Bで解析された立体画像の運動解析データは、情報信号ラインIL206を介して比較ブロック210Hに送信され、また情報信号ラインIL206から分岐した情報信号ラインIL207を介して骨格モデル運動解析ブロック210Dに送信される。
The three-dimensional image motion analysis block 210B receives the three-dimensional image data from the three-dimensional
The motion analysis data of the stereoscopic image analyzed by the stereoscopic image motion analysis block 210B is transmitted to the comparison block 210H via the information signal line IL206, and the skeletal model motion is transmitted via the information signal line IL207 branched from the information signal line IL206. Sent to analysis block 210D.
骨格モデル作成ブロック210Cは、情報信号ラインIL203を介して立体画像作成ブロック210Aから立体画像データを受信すると共に、情報信号ラインIL208を介して記憶ブロック210Gから骨格のデータ(例えば、既存の足部の骨格の各種データ)を受信し、当該立体画像データと骨格のデータに基づいて被験者の足部の骨格モデル(立体的な足部の骨格の画像)を作成する機能を有している(図16のステップS207参照)。
骨格モデル作成ブロック210Cで作成された骨格モデルデータは、情報信号ラインIL209を介して異常部位特定ブロック210Eに送信され、情報信号ラインIL210を介して骨格モデル運動解析ブロック210Dに送信される。
The skeleton
The skeleton model data created in the skeleton
骨格モデル運動解析ブロック210Dは、情報信号ラインIL210を介して骨格モデル作成ブロック210Cから骨格モデルデータを受信すると共に、入力側インターフェース210I及び情報信号ラインIL211を介してカメラ202で撮影された動画データを受信し、当該骨格モデルデータと動画データに基づいて骨格モデルの動きを解析する機能を有している(図16のステップS208参照)。骨格モデルの動きを解析するため、CTスキャナーとは異なり、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を更に正確に判断することが出来る。
なお、骨格モデル運動解析ブロック210Dが骨格モデルの動きを解析するために、前記骨格モデルデータと動画データに加えて、情報信号ラインIL206、IL207を介して立体画像運動解析ブロック210Bから立体の画像運動解析データを取得する場合がある。
骨格モデル運動解析ブロック210Dで解析された骨格モデルの運動解析データは、情報信号ラインIL212を介して比較ブロック210Hに送信される。
The skeleton model motion analysis block 210D receives the skeleton model data from the skeleton model creation block 210C via the information signal line IL210, and converts the moving image data captured by the
Note that, in order for the skeleton model motion analysis block 210D to analyze the motion of the skeleton model, in addition to the skeleton model data and the moving image data, the three-dimensional image motion analysis block 210B transmits the three-dimensional Analysis data may be obtained.
The motion analysis data of the skeleton model analyzed in the skeleton model motion analysis block 210D is transmitted to the comparison block 210H via the information signal line IL212.
異常部位特定ブロック210Eは、入力側インターフェース210I及び情報信号ラインIL213を介して、カメラ202からの撮影された画像データ(静止画像データ及び動画データを受信し、当該画像データ(静止画像データ及び動画データ)に基づいて被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定する機能を有している(図16のステップS205参照)。
異常部位特定ブロック210Eは、情報信号ラインIL204を介して立体画像作成ブロック210Aから立体画像データを受信し、前記画像データ(静止画像データ及び動画データ)に加えて当該立体画像データも参照して被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定することも出来る(図16のステップS205参照)。
The abnormal
The abnormal
異常部位特定ブロック210Eは、情報信号ラインIL209を介して骨格モデル作成ブロック210Cから骨格モデルデータを受信し、当該骨格モデルデータも参照して被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定することも出来る。この骨格モデルを用いることにより、静止画像及び動画のみでは判定することが出来なかった足部の異常を判断することが出来る。
異常部位特定ブロック210Eで特定された異常部位に関するデータは、情報信号ラインIL214を介して異常部位定量化ブロック210Fに送信される。
The abnormal
Data relating to the abnormal part specified in the abnormal
異常部位定量化ブロック210Fは、情報信号ラインIL214を介して異常部位特定ブロック210Eから異常部位に関するデータを受信し、当該異常部位に関するデータに基づいて異常部位における異常の程度を数値化、定量化する機能を有している。
ここで、異常部位定量化ブロック210Fは、入力側インターフェース210I、情報信号ラインIL213及び情報信号ラインIL213から分岐した情報信号ラインIL215を介して、カメラ2で撮影された画像データを受信して、当該画像データ(静止画像データ、動画)に基づいて異常部位における異常の程度の数値化、定量化を行う場合がある。
The abnormal part quantification block 210F receives data on the abnormal part from the abnormal
Here, the abnormal part quantification block 210F receives the image data captured by the
異常部位定量化ブロック210Fで決定された異常の程度の数値化、定量化に関するデータは、情報信号ラインIL216、出力側インターフェース210Oを介して表示装置22に送信されると共に、情報信号ラインIL216、出力側インターフェース210O、情報信号ラインIL217介して、転倒リスク判定ブロック70に送信される。
記憶ブロック210Gには、正常な足部、骨格モデルのデータ(正常値データ:例えば、正常な骨格を有する者の動画データ)が記憶されており、当該正常値データは情報信号ラインIL218を介して比較ブロック210Hに送信され、比較ブロック210Hによる比較に用いられる。
また記憶ブロック210Gには、例えば、既存の足部骨格の各種データが記憶されており、当該骨格データは情報信号ラインIL208を介して骨格モデル作成ブロック210Cに送信され、骨格モデル作成ブロック210Cによる骨格モデル作成に用いられる。
The data relating to the quantification and quantification of the degree of abnormality determined in the abnormal part quantification block 210F is transmitted to the
The
Further, in the
比較ブロック210Hは、情報信号ラインIL212を介して骨格モデル運動解析ブロック210Dからの骨格モデルの運動解析データを受信すると共に、情報信号ラインIL218を介して記憶ブロック210Gから正常な足部、骨格モデルの動画データ(正常値データ)を受信し、当該骨格モデルの運動解析データと正常値データを比較する機能を有している(図16のステップS209参照)。
また比較ブロック210Hは、情報信号ラインIL206を介して立体画像運動解析ブロック210Bからの立体画像の運動解析データを受信すると共に、情報信号ラインIL218を介して記憶ブロック210Gから正常な足部の動画データ(正常値データ)を受信し、当該立体画像の運動解析データと正常値データを比較する機能を有している。
比較ブロック210Hにおける骨格モデルの運動解析データと正常値データとの比較結果と、立体画像の運動解析データと正常値データとの比較結果は、情報信号ラインIL219、出力側インターフェース210Oを介して表示装置22に送信されると共に、情報信号ラインIL219、出力側インターフェース210O情報信号ラインIL220を介して転倒リスク判定ブロック70に送信される。
The
The
The comparison result between the motion analysis data of the skeleton model and the normal value data in the comparison block 210H and the comparison result between the motion analysis data of the stereoscopic image and the normal value data are displayed on the display device via the information signal line IL219 and the output interface 210O. The signal is transmitted to the falling
表示装置22は、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の異常部位定量化ブロック210Fから送信された異常部位における異常の程度の数値化、定量化に関するデータを表示する機能を有している。
また表示装置22は、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の比較ブロック210Hから送信された比較結果を表示する機能を有している。
例えば、「被験者の足部は異常か否か、異常の程度を定量的、数値化した結果」について、異常部位定量化ブロック210Fによる画像解析結果、立体画像解析結果、骨格モデル解析結果と、比較ブロック210Hによる立体画像運動解析結果、骨格モデル運動解析結果が表示される。
The
Further, the
For example, regarding the result of quantitatively and numerically determining whether or not the subject's foot is abnormal and the degree of the abnormality, the image analysis result by the abnormal part quantification block 210F, the stereoscopic image analysis result, and the skeleton model analysis result are compared. The stereoscopic image motion analysis result and the skeleton model motion analysis result by the
図2で示す転倒防止指導ブロック90は、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の比較ブロック210Hから送信された比較結果を受信し、当該比較結果に基づいて足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示する機能を有している(図16のステップS210参照)。
転倒防止指導ブロック90は、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の異常部位定量化ブロック210Fから送信された異常部位における異常の程度の数値化、定量化に関するデータを受信し、当該データに基づいて足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示することも出来る。
転倒防止指導ブロック90では、各解析レベル(画像データ解析レベル、立体画像解析レベル、骨格モデル解析レベル、立体画像運動解析レベル、骨格モデル運動解析レベル)に応じて足部の異常を改善、治療、抑制するための器具や運動を提示することが出来る。
The fall
The fall
In the fall
図15で示す骨格モデル作成及び運動解析ブロック210のブロック210A〜210Hは、コンピューター等の情報処理装置により構成される。ただし、ブロック210A〜210Hを、専門知識を有するオペレーター、その他の専門家により構成することも可能である。
上述した様に、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示する転倒防止指導ブロック90も、例えばコンピューターの様な情報処理機械で構成されているが、専門的な知識を持ったオペレーター、その他の専門家を転倒防止指導ブロック90とすることが可能である。
As described above, the fall
図14、図15で示す足部判定システム200における制御を、主として図16を参照して説明する。
図16において、ステップS201では、カメラ202により被験者Mの足部(足裏から踵の上方、膝下に至る箇所)の静止画像を撮影する。そして、被験者Mが台201(撮影箇所、図14)上に載り、ベタ足の状態とつま先立ちで立つ状態を繰り返す(或いは、つま先を上げ下げするのを繰り返す)のを撮影する。
ここで、ステップS201で静止画像を撮影するのと同時に、ステップS204で動画を撮影する。ステップS204については後述する。
静止画像、動画の撮影については、図14を参照して説明した態様で行う。
ステップS201の静止画像の撮影後、ステップS202に進む。
The control in the
In FIG. 16, in step S201, the
Here, at the same time as capturing a still image in step S201, a moving image is captured in step S204. Step S204 will be described later.
The shooting of a still image and a moving image is performed in the manner described with reference to FIG.
After the shooting of the still image in step S201, the process proceeds to step S202.
ステップS202では、ステップS201の静止画像の撮影が完了して、360度或いはレール204の全周に亘って撮影されたか否かを判断する。
静止画像の撮影が完了していなければ(ステップS202が「No」)、ステップS201に戻り、静止画像の撮影を続行する。静止画像の撮影が完了していれば(ステップS202が「Yes」)、ステップS203に進む。
ステップS203では、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210の立体画像作成ブロック210A(図15)において、撮影した静止画像(ステップS201、S202)に基づいて、立体画像を作成する。
In step S202, it is determined whether or not the shooting of the still image in step S201 has been completed, and whether the still image has been shot 360 degrees or the entire circumference of the
If the shooting of the still image has not been completed ("No" in step S202), the process returns to step S201, and the shooting of the still image is continued. If the shooting of the still image has been completed ("Yes" in step S202), the process proceeds to step S203.
In step S203, a stereoscopic image is created based on the photographed still images (steps S201 and S202) in the stereoscopic image creation block 210A (FIG. 15) of the skeleton model creation and
ステップS201で静止画像を撮影するのと同時に実行されるステップS204では、カメラ202により被験者Mの足部(足裏から踵の上方、膝下に至る箇所)の動画(被験者Mが台1上でベタ足の状態とつま先立ちの状態を繰り返す、或いは、つま先を上げ下げする動画)を撮影する。
動画撮影も、図14を参照して説明した通りである。
なお、ステップS204は、ステップS201と時間的に前後しても構わない。
In step S204, which is executed simultaneously with the photographing of the still image in step S201, a moving image of the foot of the subject M (a location from the sole to above the heel and below the knee) (the subject M is A moving image of repeating the state of the foot and the state of the toes, or raising and lowering the toes) is taken.
The moving image shooting is also as described with reference to FIG.
Step S204 may be temporally before or after step S201.
ステップS205では、異常部位特定ブロック210E(図15)において、ステップS201、S202で撮影した静止画像及びステップS204で撮影した動画に基づいて、被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定する。
またステップS205において、異常部位特定ブロック210Eにより、静止画像、動画に加えて、ステップS203で作成した立体画像を参照して、被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定することも出来る。
さらにステップS205において、異常部位定量化ブロック210F(図15)により、異常部位特定ブロック210Eで特定した異常部位に関するデータに基づいて、静止画像と動画に基づいて、異常部位における異常の程度の数値化、定量化を行うことも出来る。
In step S205, in the abnormal
In addition, in step S205, the presence or absence of an abnormality and the abnormal part in the foot of the subject M can be specified by the abnormal
Further, in step S205, the abnormal part quantification block 210F (FIG. 15) quantifies the degree of abnormality in the abnormal part based on the still image and the moving image based on the data on the abnormal part specified in the abnormal
ステップS206では、立体画像運動解析ブロック210B(図15)において、ステップS203で作成した立体画像とステップS204で撮影した動画に基づいて、立体画像の運動解析を行う。
図15では明示されてはいないが、ステップS206における立体画像の運動解析の結果を、記憶ブロック210G(図15)に記憶される正常な足部の動画(正常値)と比較する(ステップS209参照)ことにより、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を明確することが可能である。
In step S206, in the stereoscopic image motion analysis block 210B (FIG. 15), motion analysis of the stereoscopic image is performed based on the stereoscopic image created in step S203 and the moving image captured in step S204.
Although not explicitly shown in FIG. 15, the result of the motion analysis of the stereoscopic image in step S206 is compared with the normal foot moving image (normal value) stored in the
ステップS207では、骨格モデル作成ブロック210Cにおいて、ステップS203で作成された立体画像と記憶ブロック210Gに記憶される骨格のデータ(例えば、既存の足部の骨格の各種データ)より、被験者Mの足部の骨格モデル(立体的な足部の骨格の画像)を作成する。
またステップS207では、(ステップS201、S202で撮影した静止画像、ステップS204で撮影した動画に加えて)作成された骨格モデルを参照して、異常部位特定ブロック210Eにおいて被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定した上、異常部位定量化ブロック210Fにおいて被験者Mの足部の異常部位における異常の程度の数値化、定量化を行う。
In step S207, in the skeleton
In addition, in step S207, referring to the created skeletal model (in addition to the still images captured in steps S201 and S202 and the moving image captured in step S204), in the abnormal
ステップS208では、骨格モデル運動解析ブロック210Dにおいて、ステップS207で作成した骨格モデルとステップS204で撮影した動画に基づいて骨格モデルの動きを解析する。なお、骨格モデルの運動解析に際しては、骨格モデルと動画に加えて、ステップS206で作成した立体画像の運動解析データを参照することが出来る。
ステップS209では、比較ブロック210Hにおいて、ステップS208で解析した骨格モデルの運動解析結果(解析データ)と記憶ブロック210Gに記憶される正常な骨格モデルの運動(動画データ、正常値)を比較する。
図16には明示されていないが、ステップS209における骨格モデルの運動と正常な骨格モデルの運動(正常値)の比較結果、ステップS205、ステップS207における被験者Mの足部の異常の有無と異常部位、異常部位における異常の程度の数値化、定量化の結果は、表示装置22(図2)に表示される。
In step S208, in the skeleton model motion analysis block 210D, the motion of the skeleton model is analyzed based on the skeleton model created in step S207 and the moving image captured in step S204. In the motion analysis of the skeleton model, the motion analysis data of the stereoscopic image created in step S206 can be referred to in addition to the skeleton model and the moving image.
In step S209, in the
Although not explicitly shown in FIG. 16, the result of comparison between the movement of the skeletal model in step S209 and the movement (normal value) of the normal skeletal model, the presence / absence of abnormalities in the foot of the subject M in steps S205 and S207, and the abnormal site The results of the quantification and quantification of the degree of abnormality in the abnormal part are displayed on the display device 22 (FIG. 2).
ステップS210では、転倒防止指導ブロック90(図2)において、ステップS209の骨格モデルの運動と正常な足部の運動(正常値)の比較結果に基づいて、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示する。
図16には明示されていないが、転倒防止指導ブロック90において、ステップS205、ステップS207の異常部位における異常の程度の数値化、定量化の結果に基づいて、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示することも出来る。
In step S210, in the fall prevention guidance block 90 (FIG. 2), the abnormality of the foot is improved, treated, and suppressed based on the comparison result of the movement of the skeletal model and the normal movement of the foot (normal value) in step S209. Provide suitable equipment and exercise to do.
Although not explicitly shown in FIG. 16, in the fall
図14、図15の足部判定システム200では、撮影された静止画像に基づいて被験者Mの足部の立体画像を作成し、当該立体画像と既存の骨格モデルのデータを用いて、被験者Mの足部の骨格モデル(立体的な足部の骨格の画像)を作成することが出来る。
そして骨格モデルを視認しつつ、異常の有無、異常部位の特定、数値化を行うことが出来るので、静止画像及び動画のみでは判定することが出来なかった足部の異常を判断することが可能になる。それと共に、(骨格モデルを用いて)異常個所における異常を数値化或いは定量化することが出来る。
また、撮影された静止画像及び動画に基づいて、立体画像を参照して、被験者Mの足部における異常の有無、異常部位を特定、数値化、定量化することが出来る。
In the
Then, while visually recognizing the skeletal model, it is possible to determine the presence / absence of an abnormality, to specify an abnormal part, and to digitize the abnormality. Become. At the same time, it is possible to quantify or quantify the abnormality at the abnormal part (using the skeleton model).
Further, based on the photographed still image and moving image, it is possible to specify, digitize, and quantify the presence / absence of an abnormality in the foot of the subject M and the abnormal site with reference to the stereoscopic image.
図14、図15の足部判定システム200では、骨格モデル及び撮影された動画(被験者Mが台1上でベタ足の状態とつま先立ちの状態を繰り返す)に基づいて、骨格モデルにおける運動を解析することが出来る。そして骨格モデルの動きを解析し、正常な運動と比較することにより、CTスキャン技術を適用するのと同様に、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を更に正確に判断することが出来る。
その結果、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を、従来の二次元的なデータに基づいた場合に比較してより効果的に提示することが出来る。
The
As a result, devices and exercises suitable for improving, treating, and suppressing abnormalities of the foot can be presented more effectively than those based on conventional two-dimensional data.
さらに図14、図15の足部判定システム200では、立体画像データ、動画データを用いて立体画像における運動を解析することが出来る。
立体画像の動きを解析し、正常な運動と比較することにより、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を判断することが出来る。そして異常が存在する場合には、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示することが出来る。
また、上述した様に、骨格モデル、撮影された静止画像、動画、立体画像に基づいて被験者Mの足部における異常の有無、異常部位を特定、数値化、定量化することが出来るので、当該特定された異常部位のデータ、異常部位における数値化、定量化されたデータを用いて、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を、提示することが出来る。
Further, the
By analyzing the movement of the stereoscopic image and comparing the movement with the normal movement, it is possible to determine whether or not the foot is abnormal or where the foot is abnormal. When an abnormality is present, it is possible to present a device or exercise suitable for improving, treating, or suppressing the abnormality of the foot.
Further, as described above, it is possible to specify, quantify, and quantify the presence / absence of an abnormality in the foot of the subject M based on the skeletal model, the photographed still image, the moving image, and the stereoscopic image, and the abnormal site. Using the data of the specified abnormal part, the numerical value of the abnormal part, and the quantified data, it is possible to present a device or exercise suitable for improving, treating, or suppressing an abnormality of the foot.
図14、図15の足部判定システム200では、人体透過能を有する光線等(例えば、いわゆる「X線」)を使用することなく、被験者Mの足部を全周方向から撮影した静止画像を用いて立体画像を作成し、当該立体画像と動画により立体画像の動きを解析することが出来る。その結果、従来の二次元画像に基づく診断等に比較して、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を更に正確に判断することが出来る。
そして、立体画像を用いて、CTスキャン技術を用いた場合と同様に、被験者Mの足部の骨格画像を得ることが出来る。この場合、いわゆる「X線」を用いた場合とは異なり、放射性物質を取り扱う必要がないので、オペレーター等の被爆という問題は生じない。
In the
Then, a skeleton image of the foot of the subject M can be obtained using the three-dimensional image in the same manner as in the case where the CT scanning technique is used. In this case, unlike the case where so-called “X-rays” are used, there is no need to handle radioactive materials, so that there is no problem of exposure to operators and the like.
次に図17を参照して、図14、図15の足部判定システム200の変形例を説明する。
図14、図15の足部判定システム200では、台201周りをカメラ202が移動するか、或いは、カメラ202を定点に固定して、台201が回転することにより、1台或いは複数台(例えば2台)のカメラにより、被験者Mの足部の全周(例えば、中心角30°ずつ変化した円周状の等間隔に配置された12か所)における静止画像と動画を撮影している。
それに対して、図17の変形例では、カメラ202或いは台201(台上の被験者Mの足部)は回転することなく固定されており(台201とカメラ202の相対的に位置が変化しない状態にされており)、円周状の等間隔に固定して配置された複数のカメラ(例えば、中心角θ=30°ずつ円周方向等間隔に配置された12台のカメラ)を有している。
換言すれば、図17の変形例では、動いているのは台201上の被験者Mのみであり、被験者Mは、第1実施形態と同様に、足裏を台に密着させた状態とつま先立ちの状態とを繰り返す、或いは、つま先を上げ下げる状態を繰り返している。
図17における符号204Aは円周方向に延在する仮想線であり、仮想線204A上を等間隔に12台のカメラ202が配置されている。なお図17では、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210(図1参照)の図示を省略している。
Next, a modified example of the
In the
On the other hand, in the modification of FIG. 17, the
In other words, in the modified example of FIG. 17, only the subject M on the table 201 is moving, and the subject M is in a state in which the soles are in close contact with the table and the toe is standing, as in the first embodiment. The state is repeated, or the state of raising and lowering the toe is repeated.
図17の変形例では、複数台(例えば12台)のカメラの全てが静止画像を撮影し、動画を撮影する。そのため、カメラ202を台201と同心円状に移動させるために配置するレール204(図14)や駆動機構(走行機構)は不要である。
図17の変形例におけるその他の構成と作用効果については、図14〜図16で示す足部判定システム200と同様である。
In the modification of FIG. 17, all of the plurality of cameras (for example, 12 cameras) capture a still image and capture a moving image. Therefore, a rail 204 (FIG. 14) and a drive mechanism (running mechanism) that are arranged to move the
Other configurations and operational effects in the modification of FIG. 17 are the same as those of the
図18〜図20を参照して、図14〜図16の足部判定システム200とは別の足部判定システムを説明する。
図14〜図16の足部判定システム200で使用されるカメラ202は、静止画像或いは動画を撮影する能力を有しているが、人体透過能を有する光線等を用いた撮像は出来ない。
それに対して図18〜図20では、人体透過能を有する光線等、例えば、いわゆる「X線」等を用いて被験者の足部の骨格写真を撮影している。
以下、図18〜図20の足部判定システムについて、主として、図14〜図16の足部判定システム200とは異なる点を説明する。なお、図18〜図20の足部判定システムにおいて、図14〜図16の足部判定システム200と同様の部品には同一の符号を付して説明する。
A foot determination system different from the
The
18 to 20, on the other hand, photographs of the skeleton of the foot of the subject are taken using light beams having a human body transmitting ability, for example, so-called "X-rays".
The differences between the foot determination system of FIGS. 18 to 20 and the
図18において、図18〜図20の足部判定システム201は、被験者Mが両足を載せることが出来る様に構成された台201、被験者Mの画像を撮影する撮像装置203(X線照射機構203AとX線カメラ203B)、撮像装置203により撮影した被験者Mの画像データを解析する骨格モデル作成及び運動解析ブロック211を有している。ここで、撮像装置203は、人体透過能を有する光線を照射する機能を有する装置203A(X線照射機構)と、人体透過能を有する光線による画像(X線写真:レントゲン写真)を撮影する機能を有する装置203B(X線カメラ)の組み合わせで構成されている。
図示はされていないが、図18〜図20の足部判定システム201においても、撮像装置203(203A、203B)は台201の頂面に対して真横の位置(水平な位置:垂直方向について同一の位置)ではなく、水平方向から上方に約30°の位置から撮影するのが好ましい。動画についても同様である。台201の頂面に対して水平方向から上方に約30°の位置から撮影すれば、被験者Mの踝が撮影し易く、足の特徴点が取り易いからである。
図18〜図20の足部判定システム201では、台201の表面(特に頂面)に幾何学的な模様を付す必要はない。
In FIG. 18, the
Although not shown, also in the
In the
台201の周辺には台201と同心円状にレール204が配置されており、レール204上には、X線照射機構203AとX線カメラ203Bが移動可能に設けられている。X線照射機構203AとX線カメラ203Bには駆動機構(走行機構)がついており、当該駆動機構により、X線照射機構203AとX線カメラ203Bはレール204上を等速で移動する(矢印AR)。図18〜図20の足部判定システム201においても、係る移動は等速移動に限定されるものではなく、不等速移動或いは断続的な移動等であっても良い。
ここで、X線照射機構203AとX線カメラ203Bの相対位置は、レール204上において、台201を中心として点対称となっている。そのため、X線照射機構203AからX線を照射すると、X線カメラ203Bにより、台201上に載った被験者Mの足部(足裏から踵の上方、例えば膝下に至る箇所)のX線写真が撮影される。
A
Here, the relative positions of the
図14〜図17の足部判定システム200と同様に、所定間隔毎に、例えばX線照射機構203AとX線カメラ203Bが同心円状のレール204の中心角が30°に対応する距離だけ移動する度毎に、すなわちレール上を12等分する円周方向間隔だけX線照射機構203AとX線カメラ203Bが移動する度毎に、X線照射機構203AとX線カメラ203Bはその瞬間におけるX線写真(静止画像)を撮影することが出来る。
Similarly to the
そしてX線カメラ203Bは静止画像であるX線写真を撮影すると共に、通常の動画を撮影する機能を有している。
例えば、台201に載った被験者Mは、足裏を台に密着させた状態(いわゆる「ベタ足」の状態)と、踵を出来る限り上方に持ち上げた状態(いわゆる「つま先立ち」の状態)とを繰り返す。X線照射機構203AとX線カメラ203Bは台201の周囲のレール204上を移動して静止画像であるX線写真を撮影しつつ、被験者Mが足裏を台に密着させた状態(ベタ足)と、踵を出来る限り上方に持ち上げた状態(つま先立ち)とを繰り返す様子を動画として撮影する。
図示はされていないが、図18〜図20の足部判定システム201においても、台201における被験者Mの足のつま先に相当する部分を下方に移動可能に構成して、被験者Mがつま先を上げ下げする動作をX線写真及び動画で撮影しても良い。
The
For example, the subject M placed on the table 201 has a state in which the soles are in close contact with the table (a so-called “solid foot” state) and a state in which the heel is raised as much as possible (a so-called “toe standing” state). repeat. The
Although not shown, also in the
ここで、静止画像であるX線写真を撮影するのと同時に動画を撮影する機能を有するX線カメラ203Bを1台用いることに代えて、X線以外の動画撮影用のカメラをもう1台設けることも出来る。その場合には、X線照射機構203AとX線カメラ203Bがレール204上を移動して等間隔毎にX線写真を撮影し、他方のカメラはレール上を移動しつつ動画を撮影する様に構成される。
また上述の説明では、X線照射機構203AとX線カメラ203B(及び動画撮影用カメラ)が台201の周囲を等速移動している旨が記載されているが、X線照射機構203AとX線カメラ203B(及び動画撮影用カメラ)を定点に固定して、台201を当該固定位置で等速回転運動(すなわち、自転)させても良い。この場合も、不等速移動或いは断続的な移動等であっても良い。
Here, instead of using one
In the above description, it is described that the
撮像装置203(X線照射機構203AとX線カメラ203B)が撮影した静止画像であるX線写真データと動画データは、骨格モデル作成及び運動解析ブロック211に送信される。
ここで、図18で示す様に、X線照射機構203AとX線カメラ203Bがレール204上に設置され、レール204上を移動しながらX線写真及び動画を撮影する場合には、X線照射機構203AとX線カメラ203Bと骨格モデル作成及び運動解析ブロック211は無線で接続され、前記X線写真データと動画データは無線によりX線カメラ203Bから骨格モデル作成及び運動解析ブロック211に送信される。図18では、X線写真データと動画データが骨格モデル作成及び運動解析ブロック211に送信されるイメージを信号ラインSRで示している。
一方、図示はされていないが、上記X線照射機構203AとX線カメラ203Bを定点に固定して、台201を当該固定位置で等速回転運動(自転)させる場合には、X線写真データと動画データは有線(例えば信号伝達用ケーブル)で解析装置211に送ることも可能である。もちろん、無線により解析装置211にX線写真データと動画データを送信することも出来る。
X-ray photograph data and moving image data, which are still images captured by the imaging device 203 (the
Here, as shown in FIG. 18, when an
On the other hand, although not shown, when the
図18で示す解析装置211について、図19、図20を参照して説明する。
図14〜図17の足部判定システム200では、被験者Mの画像を撮影するのに人体透過能を有する光線等は使用していない。それに対して図18の足部判定システム201では、X線照射機構203A及びX線カメラ203Bを用いて被験者の足首のX線写真を撮影している。
そのため足部判定システム201では、被験者Mの足部の全周方向から撮影した当該X線写真により、被験者Mの骨格モデルを直接に作成することが出来、さらに当該骨格モデルの運動解析を行うことで、足部の異常の有無或いは足部異常の存在する箇所を正確に判断することが出来る。したがって、足部判定システム201の骨格モデル作成及び運動解析ブロック211では、図14〜図17の足部判定システム200の骨格モデル作成及び運動解析ブロック210における立体画像作成ブロック210A、立体画像運動解析ブロック210Bに相当するブロックを有していない。
The
In the
Therefore, in the
足部判定システム201の骨格モデル作成及び運動解析ブロック211を示す図19において、骨格モデル作成及び運動解析ブロック211(破線で囲まれた部分)は、骨格モデル作成ブロック211A、骨格モデル運動解析ブロック211B、異常部位特定ブロック211C、異常部位定量化ブロック211D、記憶ブロック211E、比較ブロック211Fを有する。なお符号211I、211Oは、それぞれ入力側インターフェース、出力側インターフェースを示している。
また、骨格モデル作成及び運動解析ブロック211は、表示装置22と情報信号ラインIL229、IL232を介して接続されており、転倒リスク判定ブロック70と情報信号ラインIL229、230、IL232、233を介して接続されている。
なお、図19において、各ブロック間で情報信号ラインILを介して授受される情報は、X線写真データは符号「A」で示し、動画データは符号「B」で示し、骨格モデルデータは符号「D」で示す。
In FIG. 19 showing the skeleton model creation and motion analysis block 211 of the
The skeleton model creation and
In FIG. 19, the information transmitted and received between the blocks via the information signal line IL is indicated by the symbol “A” for the X-ray photograph data, indicated by the symbol “B” for the moving image data, and indicated by the symbol “B” for the skeleton model data. Indicated by "D".
骨格モデル作成ブロック211Aは、入力側インターフェース211I及び情報信号ラインIL221を介してX線カメラ203Bで撮影されたX線写真データを受信し、当該X線写真に基づいて被験者Mの足部(足裏から踵の上方、例えば膝下に至る箇所)の骨格モデルを作成する機能を有する(図20のステップS213参照)。
骨格モデル作成ブロック211Aにおいて骨格モデルを作成する際には、既存、市販のソフトウェアを用いて、被験者Mの特質等を考慮して、ケース・バイ・ケースで作成する。
図19で示す骨格モデル作成及び運動解析ブロック211の各種機能ブロック211A〜211Fは、コンピューター等の情報処理装置により構成される。ただし、各種機能ブロック211A〜211Fは、専門知識を有するオペレーター等により構成することも可能である。
The skeleton
When a skeleton model is created in the skeleton
Various
足部判定システム201における制御を、主として図7を参照して説明する。
足部判定システム201では、立体画像を作成しないので、図16におけるステップS203、S206に相当する処理は実行しない。
図20において、ステップS211では、X線照射機構203AとX線カメラ203Bにより被験者Mの足部(足裏から踵の上方、膝下に至る箇所)のX線写真(静止画像)を撮影する。
ステップS212では、X線写真の撮影が360度に亘って撮影されたか否かを判断する。
X線写真の撮影が360度に亘って完了していなければ(ステップS212が「No」)、ステップS211に戻る。360度に亘って完了していれば(ステップS212が「Yes」)、ステップS213に進む。ステップS213では、骨格モデル作成及び運動解析ブロック211の骨格モデル作成ブロック211A(図19)において、ステップS211、S212で撮影したX線写真(被験者Mが位置する台201と同心円状のレール204全周から撮影)に基づき、骨格モデルを作成する。
The control in the
Since the
In FIG. 20, in step S211, an X-ray photograph (still image) of the foot of the subject M (a location from the sole to above the heel and below the knee) is taken by the
In step S212, it is determined whether or not the radiograph has been taken over 360 degrees.
If the X-ray photography has not been completed for 360 degrees ("No" in step S212), the process returns to step S211. If 360 degrees has been completed ("Yes" in step S212), the process proceeds to step S213. In step S213, in the skeleton
図20において、ステップS211と同時に、或いは若干の時間差を伴って行われるステップS214では、被験者Mの足部(足裏から踵の上方、膝下に至る箇所)の動画を撮影する。そしてステップS215に進む。
ステップS215では、異常部位特定ブロック211C(図19)において、ステップS211、S212で撮影したX線写真とステップS14で撮影した動画に基づき、或はステップS213で作成した骨格モデルに基づき、被験者Mの足部における異常の有無と異常部位を特定する。
またステップS215では、異常部位定量化ブロック211D(図19)において、異常部位特定ブロック211Cで特定した異常部位に関するデータに基づき、或いは直接X線写真と動画に基づき、異常部位における異常の程度の数値化、定量化を行う。そしてステップS216に進む。
In FIG. 20, in step S214 performed at the same time as step S211 or with a slight time lag, a moving image of the foot of the subject M (from the sole to the upper part of the heel and below the knee) is photographed. Then, the process proceeds to step S215.
In step S215, in the abnormal
In step S215, in the abnormal
ステップS216では、骨格モデル運動解析ブロック211Bにおいて、ステップS213で作成した骨格モデルとステップS214で撮影した動画に基づいて骨格モデルの動きを解析する。そしてステップS217に進む。
ステップS217では、比較ブロック211Fにおいて、ステップS216で解析した骨格モデルの運動解析結果(解析データ)と記憶ブロック211Eに記憶される正常な骨格モデルの運動(動画データ、正常値)を比較する。そしてステップS218に進む。
図20には明示されないが、ステップS217における骨格モデルの運動と正常な骨格モデルの運動(正常値)の比較結果、ステップS215における被験者Mの足部の異常の有無と異常部位、異常部位における異常の程度の数値化、定量化の結果は、表示装置22(図19)に表示される。
In step S216, the skeleton model motion analysis block 211B analyzes the motion of the skeleton model based on the skeleton model created in step S213 and the moving image captured in step S214. Then, the process proceeds to step S217.
In step S217, in the
Although not explicitly shown in FIG. 20, as a result of the comparison between the movement of the skeletal model in step S217 and the movement (normal value) of the normal skeletal model, the presence / absence of abnormalities in the foot of the subject M and abnormalities in the abnormal sites and abnormal sites in step S215 The result of quantification and quantification of the degree is displayed on the display device 22 (FIG. 19).
ステップS218では、転倒防止指導ブロック90(図2)において、ステップS217の骨格モデルの運動と正常な足部の運動(正常値)の比較結果に基づき、或いは、ステップS215の異常部位における異常の程度の数値化、定量化の結果に基づき、足部の異常を改善、治療、抑制するのに好適な器具や運動を提示する。 In step S218, in the fall prevention guidance block 90 (FIG. 2), based on the comparison result between the movement of the skeletal model in step S217 and the normal movement of the foot (normal value), or the degree of abnormality in the abnormal part in step S215 Based on the results of the quantification and quantification of the above, a device or exercise suitable for improving, treating, or suppressing abnormalities of the foot is presented.
図18〜図20の足部判定システム201では、X線照射機構203A及びX線カメラ203Bを用いているので、被験者Mの足部の全周方向から撮影したX線写真を容易に取得することが出来る。そして、当該X線写真により、CTスキャナーを用いた場合と同様に、被験者Mの骨格モデルを直接、容易に作成することが出来る。
そして、CTスキャナーとは異なり、被験者Mの足部における骨格モデルにおける動きも解析することが出来るので、被験者Mにおける異常の存在や、当該異常の定量的分析がより正確となり、被験者Mに良好に適合した器具や運動を提示することが出来る。
Since the
In addition, unlike the CT scanner, the movement of the skeletal model in the foot of the subject M can also be analyzed. Therefore, the presence of the abnormality in the subject M and the quantitative analysis of the abnormality become more accurate, and Suitable equipment and exercise can be presented.
図18〜図20の足部判定システム201におけるその他の構成と作用効果については、図13〜図17の足部判定システム200と同様である。
足部判定システム200、201において、レール上を撮像装置(カメラ等)が移動するタイプが図示されているが、レール上を撮像装置が移動しないタイプ、例えば、撮像装置が地上から浮遊し或いは飛行して移動するタイプも適用可能である。
Other configurations and operational effects of the
In the
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210(211)、前後方向姿勢制御判定ブロック50、横方向姿勢制御判定ブロック60、転倒リスク判定ブロック70の各々に入出力インターフェースを設け、制御装置20には入出力インターフェースを設けていない。しかし、制御装置20に入出力インターフェースを設け、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210(211)、前後方向姿勢制御判定ブロック50、横方向姿勢制御判定ブロック60、転倒リスク判定ブロック70の各々について入出力インターフェースを省略しても良い。
また、図示の実施形態では、重心・アーチ・足の骨軸決定ブロック120、骨格モデル作成及び運動解析ブロック210(211)の各々に記憶ブロック120F、210G、211Eが包含されているが、制御装置20に単一の記憶ブロックを設け、当該単一の記憶ブロックが図示の記憶ブロック120F、210G、211Eを奏する様に構成することも可能である。
It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
For example, in the illustrated embodiment, the center of gravity / arch / foot bone
In the illustrated embodiment, each of the centroid / arch / foot bone
1〜7・・・センサ
(1)〜(7)・・・センサの位置
10・・・転倒解析システム
100・・・足裏計測システム
110L、110R・・・インソール
120・・・重心・アーチ・骨の骨軸決定ブロック
200・・・足部判定システム
201・・・台
202・・・カメラ
203A・・・X線照射装置
203B・・・X線カメラ
300・・・足指間圧力測定装置
400・・・脚力測定装置
M・・・被験者
1 to 7 Sensors (1) to (7)
Claims (8)
足裏の所定位置に作用する力から重心、アーチ、足の骨軸、異常を決定し、足裏から踵の上方までの箇所を撮影したデータから骨格モデル、運動解析結果、異常を決定し、足指とそれと隣り合う足指の間の圧力から膝から下側の部分の総合的な筋力を決定し、両脚で挟み込む筋力と両脚の間隔を広げる筋力から股関節の内転筋、外転筋の筋力を決定する工程と、
重心、アーチ、足の骨軸、足裏から踵の上方までの箇所における骨格モデル、運動解析結果、膝から下側の部分の総合的な筋力、股関節の内転筋、外転筋の筋力から歩行中或いは走行中に転倒するリスクを判断する工程を有していることを特徴とする転倒解析方法。 Measure the force acting on a specific position on the sole, take a picture of the area from the sole to the upper part of the heel, measure the pressure between the toe and the adjacent toe, muscle strength between the legs and the distance between the legs Measuring the strength of the muscles
Determine the center of gravity, the arch, the bone axis of the foot, and the abnormality from the force acting on the predetermined position of the sole, and determine the skeletal model, the motion analysis result, and the abnormality from the data taken from the sole to the upper part of the heel, From the pressure between the toe and the adjacent toe, the overall muscle strength of the lower part from the knee is determined, and the muscle strength between the two legs and the muscle strength to widen the interval between the two legs are used to determine the adductor and abductor muscles of the hip joint. Determining muscle strength;
From the center of gravity, the arch, the bone axis of the foot, the skeletal model at the point from the sole to the upper part of the heel, the results of the motion analysis, the total muscle strength of the lower part from the knee, the adductor muscle of the hip joint, and the muscle strength of the abductor muscle A fall analysis method comprising a step of determining a risk of falling during walking or running.
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