(57)【要約】加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置であって、前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部と、前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部とを有し、前記検出部は、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、前記上弦ピークとなる時点を前記蹴上時とする歩行状態検出装置。
2017065087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置であって、
前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部と、
前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部とを有し、
前記検出部は、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、前記上弦ピークとなる時点を前記蹴上時とする歩行状態検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記加速度が下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピークを検出し、前記下弦ピークとなる時点を前記着地時とする請求項１に記載の歩行状態検出装置。
【請求項３】
加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置であって、
前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部と、
前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部とを有し、
前記検出部は、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークをなる時点を前記着地時とする歩行状態検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記加速度が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点を前記蹴上時とする請求項３に記載の歩行状態検出装置。
【請求項５】
前記検出部に入力される前記加速度は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３軸方向の加速度の二乗和である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の歩行状態検出装置。
【請求項６】
前記期間算出部は、前記着地時から前記蹴上時までを前記立脚期間、前記蹴上時から前記着地時までを前記遊脚期間として算出する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の歩行状態検出装置。
【請求項７】
前記使用者が歩行状態であるか走行状態であるかを判定する状態判定部を有し、
前記検出部は、前記蹴上時及び前記着地時の検出パターンを複数有し、前記状態判定部での判定結果に応じて前記検出パターンを変更する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の歩行状態検出装置。
【請求項８】
前記加速度を計測する加速度センサを有する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の歩行状態検出装置。
【請求項９】
加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出プログラムであって、
前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する工程と、
前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間及び遊脚期間を算出する工程とをコンピュータに実行させ、
前記蹴上時を検出する工程では、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、前記上弦ピークとなる時点を前記蹴上時とする歩行状態検出プログラム。
【請求項１０】
加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出プログラムであって、
前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する工程と、
前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する工程とをコンピュータに実行させ、
前記着地時を検出する工程では、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークをなる時点を前記着地時とする歩行状態検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置及び歩行状態検出プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人の歩行は日常生活のうちでも最も基本的な活動であり、その機能が喪失されると社会生活に多大な影響が及ぶ。このため、歩行機能の回復訓練と分析はリハビリテ-ションにおける重要な課題のひとつとなっている。そして、歩行障害を正確に分析・評価するために患者の歩行状態を定量的・客観的に把握することが重要となっている。【０００３】
従来のものには、被測定者の歩行姿勢を評価するために、被測定者の腰の正中線上に装着される加速度センサと、１０分以下の予め定められた連続した歩行期間内において、予め定められた単位期間ごとに加速度センサの出力に基づいて被測定者の歩行姿勢を定量的に表した評価量を繰り返し求める評価部と、繰り返し求められた評価量を時系列で並べて表示画面に表示する表示処理部とを備える歩行姿勢計が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１７６９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案される歩行姿勢計は、被測定者の上下方向の加速度で被測定者の歩行姿勢を検出しているため歩行状態の検出精度が良くないという課題がある。【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩行状態を精度よく検出できる歩行状態検出装置及び歩行状態検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歩行状態検出装置は、加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置であって、前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部と、前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部とを有し、前記検出部は、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、前記上弦ピークとなる時点を前記蹴上時とする。【０００８】
上記の構成によれば、加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークとなる時点を蹴上時としているので歩行姿勢を精度よく検出することができる。【０００９】
好適には、本発明は、前記検出部は、前記加速度が下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピークを検出し、前記下弦ピークとなる時点を前記着地時とする。【００１０】
上記の構成によれば、加速度が下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピークを検出し、下弦ピークとなる時点を着地時としているので歩行姿勢を精度よく検出することができる。【００１１】
本発明に係る歩行状態検出装置は、加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出装置であって、前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部と、前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部とを有し、前記検出部は、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークをなる時点を前記着地時とする。【００１２】
上記の構成によれば、加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークをなる時点を着地時とする。当該時点が着地時となることは実測により確認されているので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。【００１３】
好適には、本発明は、前記検出部は、前記加速度が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点を前記蹴上時とする。【００１４】
上記の構成によれば、加速度が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点を蹴上時とする。当該時点が蹴上時となることは実測により確認されているので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。【００１５】
好適には、本発明は、前記検出部に入力される前記加速度は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３軸方向の加速度の二乗和である。【００１６】
上記の構成によれば、検出部に入力される加速度は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３軸方向の加速度の二乗和加速度であるため、１軸方向又は２軸方向の加速度だけを用いる場合に比べて、より精度よく歩行姿勢を検出することができる。【００１７】
好適には、本発明は、前記期間算出部は、前記着地時から前記蹴上時までを前記立脚期間、前記蹴上時から前記着地時までを前記遊脚期間として算出する。【００１８】
上記の構成によれば、着地時から蹴上時までを立脚期間、蹴上時から着地時までを遊脚期間として算出するので、より精度よく歩行姿勢を検出することができる。【００１９】
好適には、本発明は、前記使用者が歩行状態であるか走行状態であるかを判定する状態判定部を有し、前記検出部は、前記蹴上時及び前記着地時の検出パターンを複数有し、前記状態判定部での判定結果に応じて前記検出パターンを変更する。【００２０】
上記の構成によれば、蹴上時及び着地時の検出パターンを複数有し、状態判定部により使用者が歩行状態であるか走行状態であるかを判定して、その結果に応じて蹴上時及び着地時の検出パターンを変更することができる。このため、使用者が歩行状態であるか走行状態であるかを判定し、その状態に応じた歩行状態の検出が可能になり、より精度よく歩行姿勢を検出することができる。【００２１】
好適には、本発明は、前記加速度を計測する加速度センサを有する。【００２２】
上記構成によれば、加速度を計測する加速度センサを有するので、別途、加速度センサを必要としない。また、ジャイロセンサ等に比較して低消費電力であるため、蓄電池等の内部電源で駆動されるウェアラブルデバイスや携帯機器に好適である。【００２３】
本発明に係る歩行状態検出プログラムは、加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出プログラムであって、前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する工程と、前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間及び遊脚期間を算出する工程とをコンピュータに実行させ、前記蹴上時を検出する工程では、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、前記上弦ピークとなる時点を前記蹴上時とする。【００２４】
上記の構成によれば、蹴上時を検出する工程では、加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークとなる時点を蹴上時とするので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。【００２５】
本発明に係る歩行状態検出プログラムは、加速度に基づいて使用者の歩行状態を検出する歩行状態検出プログラムであって、前記使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び前記使用者の脚が着地する着地時を検出する工程と、前記検出部で検出される前記蹴上時及び前記着地時に基づいて、前記使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する工程とをコンピュータに実行させ、前記着地時を検出する工程では、前記加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークをなる時点を前記着地時とする。【００２６】
上記の構成によれば、着地時を検出する工程では、加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークとなる時点を着地時とするので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の歩行状態検出装置及び歩行状態検出プログラムによれば、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置の概観図である。
【図２】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置に入力される走行状態の加速度の図である。
【図４】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置に入力される走行状態の加速度の図である。
【図５】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置に入力される歩行状態の加速度の図である。
【図６】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置に入力される歩行状態の加速度と脚の動作との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る歩行状態検出装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の歩行状態検出装置は、例えば、ヘッドホン型、メガネ型、時計型、ブレスレット型等の身体に装着して使用するウェアラブルデバイスである。以下の説明では、ヘッドホン型のウェアラブルデバイスを例に本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の歩行状態検出装置を歩数計、携帯電話、スマートホン等の携帯型デバイス（携帯機器）に搭載してもよい。
【００３０】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る歩行状態検出装置１の概要図である。上述したように歩行状態検出装置１は、ヘッドホン型のウェアラブルデバイスであり、ヘッドホンに本実施形態の歩行状態検出装置１が内蔵されている。使用者Ｕは、図１に示す歩行状態検出装置１を頭部に装着して使用する。歩行状態検出装置１は、使用者Ｕの頭部に装着された状態で、使用者Ｕの立脚期間（脚が地面に着地している期間）又は遊脚期間（脚が地面から離れている期間）を検出する。
【００３１】
（歩行状態検出装置１の構成）
図２は、実施形態に係る歩行状態検出装置１が備えるメモリ素子やＣＰＵ等により実現される機能構成図である。歩行状態検出装置１は、二乗和算出部１０１、状態判定部１０２、検出部１０３、期間算出部１０４を有する。図２に示す実施形態に係る歩行状態検出装置１が有する機能は、ハードウェアにより実現されてもよいし、歩行状態検出プログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで実行することにより実現されてもよい。当該歩行状態検出プログラムが、本発明の歩行状態検出プログラムに対応した実施形態である。
【００３２】
図２に示すように、実施形態に係る歩行状態検出装置１は、加速度センサ２と無線若しくは有線により接続され、加速度センサ２から加速度のデータを受信する。ここで、加速度センサ２は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３軸方向の加速度のデータをリアルタイムに計測し、計測したデータを逐次出力する。この実施形態では、Ｘ軸がユーザＵに対して左右方向の加速度を計測し、Ｙ軸がユーザＵに対して前後方向の加速度を計測し、Ｚ軸がユーザＵに対して鉛直方向の加速度を計測するものとする。なお、この加速度センサ２を実施形態に係る歩行状態検出装置１が有するように構成してもよい。
【００３３】
二乗和算出部１０１は、加速度センサ２から出力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々のアナログ電圧信号を所定の周期でサンプリングしてデジタルデータに変換する。なお、アナログ電圧信号のサンプリングは、サンプリングタイミングのずれによる誤動作を防止するためＸ軸、Ｙ軸及びＺ時に対して略同時に行われる。
【００３４】
二乗和算出部１０１は、デジタルデータに変換されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根ｗを算出する。具体的には、以下の式（１）を用いて二乗和平方根ｗを算出する。
ｗ＝（ｘ２＋ｙ２＋ｚ２）１／２・・・（１）
ｘ：Ｘ軸の加速度
ｙ：Ｙ軸の加速度
ｚ：Ｚ軸の加速度
ｗ：二乗和平方根
【００３５】
二乗和算出部１０１は、算出したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根を逐次出力する。なお、この実施形態では、サンプリングされたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度から直接二乗和平方根を算出しているが、サンプリングされたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の移動平均値から二乗和平方根を算出するようにしてもよい。
【００３６】
状態判定部１０２は、二乗和算出部１０１から出力される値を所定時間サンプリングし、この所定時間内にサンプリングした値から極大値（最も大きな値）を検出する。なお、この実施形態で言う所定時間は、１歩行周期（２歩分）を歩く又は走る時間（例えば、１ｓｅｃ）である。
【００３７】
次に、状態判定部１０２は、検出された極大値が所定値Ａを超えているかどうかを判定する。状態判定部１０２は、検出された極大値が所定値Ａを超えている場合、走行中（走行状態）であると判断する。また、状態判定部１０２は、検出された極大値が所定値Ａ以下である場合、歩行中（歩行状態）であると判断する。
所定値Ａ，Ｂは、実施に歩行および走行中に検出された極大値を基に事前に決定する。
【００３８】
なお、上記説明では、状態判定部１０２が検出した極大値が所定値Ａを超えるかを判定して閾値を決定しているが、極小値が所定値Ｂ（所定値Ａとは異なる値）を超えるかを判定して閾値を決定するように構成してもよい。また、極大値及び極小値が各々所定値Ａ，Ｂを超えるかを判定して閾値を決定するように構成してもよい。
【００３９】
検出部１０３は、状態判定部１０２での判定結果、二乗和算出部１０１からの加速度データ及び加速度センサ２から入力されるＸ軸、Ｚ軸の加速度データに基づいて、走行状態及び歩行状態での蹴上ポイント及び着地ポイントを検出する。
【００４０】
図３は、歩行状態検出装置１に入力されるかかと着地走行状態のＺ方向の加速度の図である。図４は、歩行状態検出装置１に入力されるつま先着地走行状態のＺ方向の加速度の図である。図３及び図４の縦軸は、加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度生値）である。また、図３及び図４の横軸は、時間である。
【００４１】
ここで、かかと着地走行とは、かかとで着地する走法（いわゆるヒールストライク走法）のことである。また、つま先着地走行とは、つま先で着地する走法（いわゆるフォアフット走法）のことである。
【００４２】
以下、図３及び図４を参照して、走行状態での検出部１０３の蹴上ポイント及び着地ポイントの検出について説明する。
【００４３】
走行状態では、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度生値）が所定値Ｂ（例えば、０）以上であり、下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピーク（1stアンダーピーク：図３及び図４の［１］）を検出し、下弦ピークとなる時点を着地時（着地ポイント）とする。なお、実測により、走行状態では、下弦ピークとなる時点を着地時となることが確認されている。
【００４４】
また、走行状態では、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度）が所定値Ｃ（例えば、０）以上であり、上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピーク（1stトップピーク：図３及び図４の［２］）を検出し、上弦ピークとなる時点を蹴上時とする。なお、実測により、走行状態では、上弦ピークとなる時点を蹴上時となることが確認されている。
【００４５】
図５は、歩行状態の際に歩行状態検出装置に入力される歩行状態の加速度の図である。図５の縦軸は、二乗和算出部１０１から入力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根のデータ及び加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度生値）である。また、図５の横軸は、時間である。
図５において、実線はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根のデータを示し、一点鎖線は１Ｇを示し、二点鎖線はＸ方向の加速度を示す。
【００４６】
以下、図５を参照して、歩行状態での検出部１０３の蹴上ポイント及び着地ポイントの検出について説明する。歩行状態では、検出部１０３は、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピーク（1stトップピーク：図５の［１］）を検出し、上弦ピークとなる時点を着地時ポイント（着地ポイント）とする。なお、実測により、歩行状態では、加速度（３軸合成値）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークとなる時点が着地時となることが確認されている。
【００４７】
また、歩行状態では、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＸ軸の加速度（左右加速度）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる上弦ピーク（図５の［３］）を検出し、上弦ピークとなる時点を蹴上時とする。なお、実測により、歩行状態では、Ｘ軸の加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる上弦ピークとなる時点が着地時となることが確認されている。
さらに、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＸ軸の加速度（左右加速度）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる上弦ピーク（図５の［３］）を検出できない場合、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点（図５の［２］）を検出し、蹴上時とする。なお、実測により、この時点（図５の［２］）が蹴上時となることが確認されている。
【００４８】
図６は、歩行状態検出装置１に入力される歩行状態の加速度と脚の動作との関係を示す図である。図６の縦軸は、二乗和算出部１０１から入力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根のデータ及び加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度生値）である。また、図６の横軸は、時間である。
【００４９】
走行時には、左右の脚の立脚期間と遊脚期間が交互に発生するが、図６に示すように、
歩行時には、左右の脚の立脚期間と遊脚期間が交互に発生せずにズレが生じる（両脚が地面についている期間が存在する）。このため図６に示すように、本実施形態では、歩行時においては、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる２番目の上弦ピーク（２ndトップピーク ：図６の［１］）を検出し、２番目の上弦ピークとなる時点（図６の［１］）を反対側の脚（図６では、右脚）の着地時ポイント（着地ポイント）としている。
【００５０】
期間算出部１０４は、検出部１０３で検出される蹴上時及び着地時に基づいて、使用者Ｕの立脚期間（脚が地面に着地している期間）又は遊脚期間（脚が地面から離れている期間）を算出する。具体的には、期間算出部１０４は、検出部１０３で検出される着地時から蹴上時までを立脚期間、蹴上時から着地時までを遊脚期間として算出する。
【００５１】
（歩行状態検出装置１の動作）
図７は、実施形態に係る歩行状態検出装置１の動作を説明するフローチャートである。以下、図１〜図７を参照して、実施形態に係る歩行状態検出装置１の動作について説明する。
【００５２】
初めに、二乗和算出部１０１は、加速度センサ２から出力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々のアナログ電圧信号を所定の周期でサンプリングしてデジタルデータに変換した後、デジタルデータに変換されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸夫々の加速度の二乗和平方根ｗを算出する（Ｓ１０１）。
【００５３】
次に、状態判定部１０２は、二乗和算出部１０１から出力される値を所定時間サンプリングし、この所定時間内にサンプリングした値から極大値（最も大きな値）を検出して閾値Ａと比較し、走行状態であるか歩行状態であるかを判定する（Ｓ１０２）。
【００５４】
状態判定部１０２で、歩行状態であると判定された場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、検出部１０３は、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し（Ｓ１０３）、上弦ピークとなる時点を着地時ポイント（着地ポイント）とする。
【００５５】
次に、検出部１０３は、図６で説明したように、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる２番目の上弦ピークを検出し（Ｓ１０４）、２番目の上弦ピークとなる時点を反対側の脚の着地時ポイント（着地ポイント）とする。つまり、Ｓ１０３で左脚の着地ポイントが検出されている場合は、Ｓ１０４では、右脚の着地ポイントが検出される。
【００５６】
次に、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＸ軸の加速度（左右加速度）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる上弦ピークが検出し（Ｓ１０５）、上弦ピークとなる時点を蹴上時とする。また、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＸ軸の加速度（左右加速度）が上昇傾向から下降傾向に切り替わる上弦ピークを検出できない場合（Ｓ１０５のＮｏ）、二乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点を検出し、蹴上時とする。
【００５７】
なお、乗和算出部１０１から入力される加速度（３軸合成値）が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点が検出されない場合は（Ｓ１０６のＮｏ）、スタート時の動作に戻る（再検索を行う）。
【００５８】
また、状態判定部１０２で、歩行状態でない、つまり走行状態と判定された場合（Ｓ１０２のＮｏ）、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度）が所定値Ｂ（例えば、０）以上であり、上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピーク（1stトップピーク）を検出し（Ｓ１０７）、上弦ピークとなる時点を蹴上時とする。
【００５９】
次に、検出部１０３は、加速度センサ２から入力されるＺ軸の加速度（鉛直加速度生値）が所定値Ｃ（例えば、０）以上であり、下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピーク（1stアンダーピーク）を検出し（Ｓ１０８）、下弦ピークとなる時点を着地時（着地ポイント）とする。
【００６０】
次に、期間算出部１０４は、検出部１０３で検出される蹴上時及び着地時に基づいて、使用者Ｕの立脚期間（脚が地面に着地している期間）又は遊脚期間（脚が地面から離れている期間）を算出する（Ｓ１０９）。具体的には、期間算出部１０４は、検出部１０３で検出される着地時から蹴上時までを立脚期間、蹴上時から着地時までを遊脚期間として算出する。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る歩行状態検出装置１は、使用者Ｕが歩行状態であるか走行状態であるかを判定する状態判定部１０２と、使用者の脚が蹴り上げられる蹴上時及び使用者の脚が着地する着地時を検出する検出部１０３と、検出部で検出される蹴上時及び着地時に基づいて、使用者の立脚期間又は遊脚期間を算出する期間算出部１０４とを有している。
【００６２】
そして、歩行状態検出装置１の検出部１０３は、蹴上時及び着地時の検出パターン（検出）を複数有し、状態判定部１０２で判定された使用者Ｕの状態、すなわち、使用者Ｕが歩行状態であるか走行状態であるかに基づいて、蹴上時と着地時の検出パターン（検出方法）を変更している。このため、歩行状態および走行状態のそれぞれの特徴に基づいて、精度よく蹴上時と着地時とを検出することができる。
【００６３】
また、歩行状態検出装置１の検出部１０３は、走行状態であると判定された場合、Ｚ軸の加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークとなる時点を蹴上時とする。当該時点が蹴上時となることは実測により確認されているので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【００６４】
また、歩行状態検出装置１の検出部１０３は、走行状態であると判定された場合、Ｚ軸の加速度が下降傾向から上昇傾向に切り替わる初めの下弦ピークを検出し、下弦ピークとなる時点を着地時とするため、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【００６５】
また、歩行状態検出装置１の検出部１０３は、歩行状態であると判定された場合、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸合成値の加速度が上昇傾向から下降傾向に切り替わる初めの上弦ピークを検出し、上弦ピークとなる時点を着地時とする。当該時点が着地時となることは実測により確認されているいので、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【００６６】
また、歩行状態検出装置１の検出部１０３は、歩行状態であると判定された場合、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸合成値の加速度が下降傾向かつ１Ｇ（Ｇは重力加速度）となる時点を蹴上時とするため、歩行姿勢を精度よく検出することができる。
【００６７】
また、歩行状態検出装置１の検出部１０３に入力される加速度は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３軸方向の加速度の二乗和であるため、１軸方向又は２軸方向の加速度だけを用いる場合に比べて、より精度よく歩行姿勢を検出することができる。
【００６８】
また、歩行状態検出装置１の期間算出部１０４は、着地時から蹴上時までを立脚期間、蹴上時から着地時までを遊脚期間として算出するので、より精度よく歩行姿勢を検出することができる。
【００６９】
また、歩行状態検出装置１が加速度を計測する加速度センサを有する場合、別途、加速度センサを必要としない。また、ジャイロセンサ等に比較して低消費電力であるため、蓄電池等の内部電源で駆動されるウェアラブルデバイスや携帯機器に好適である。
【００７０】
また、上記実施形態に係る歩行状態検出プログラムは、上述したように歩行状態検出装置１を実現でき、上述した歩行状態検出装置１と同じ効果を得ることができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  歩行状態検出装置
２  加速度センサ
１０１  二乗和算出部
１０２  状態判定部
１０３  検出部
１０４  期間算出部
【図１】
2017065087.tif 000003
【図２】
2017065087.tif 000004
【図３】
2017065087.tif 000005
【図４】
2017065087.tif 000006
【図５】
2017065087.tif 000007
【図６】
2017065087.tif 000008
【図７】
2017065087.tif 000009
【国際調査報告】
2017065087.tif 000010
2017065087.tif 000011
2017065087.tif 000012
2017065087.tif 000013