(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
足の底部に配される電極と、
前記電極に電位を印加する電位印加部と、
前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、
前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部と、を有し、
一方の足の底部に、前記電極が配され、
他方の足の底部に、他の電極が配され、
前記電極と前記他の電極とが短絡されると、前記電位印加部、前記電気抵抗部、前記電極および前記他の電極によって閉ループの回路が構成される、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歩行信号生成装置において、
前記出力部は、前記電気抵抗部の両端のうち一端に接続された出力端子を有する、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歩行信号生成装置において、
前記電気抵抗部は、前記電位印加部と前記電極に対して直列に接続されている、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の歩行信号生成装置において、
前記電極、前記抵抗部および前記出力部からなる回路部が、前記一方の足の踵部分と足尖部分について、それぞれ配備されている、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項５】
足の底部に配される電極と、
前記電極に電位を印加する電位印加部と、
前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、
前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部と、を有し、
前記電極、前記抵抗部および前記出力部からなる回路部が、前記足の踵部分と足尖部分について、それぞれ配備されている、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項６】
足の底部に配される電極と、
前記電極に電位を印加する電位印加部と、
前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、
前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部と、を有し、
前記足の底部を足幅方向に分割した一方の領域に前記電極が配され、他方の領域に他の電極が配され、
前記電極と前記他の電極とが短絡されると、前記電位印加部、前記電気抵抗部、前記電極および前記他の電極によって閉ループの回路が構成される、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の歩行信号生成装置において、
前記一方の領域と前記他方の領域は、前記足の底部の踵部分を足幅方向に分割した領域である、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項８】
請求項６に記載の歩行信号生成装置において、
前記一方の領域と前記他方の領域は、前記足の底部の足尖部分を足幅方向に分割した領域である、
ことを特徴とする歩行信号生成装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の歩行信号生成装置と、
導電性を有する床面と、
を有することを特徴とする歩行信号生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩行に応じた信号を生成する歩行信号生成装置および歩行信号生成システムに関し、特に、歩行者の歩行周期や歩行状態を検出する際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩行動作の矯正や、リハビリ等を目的として、歩行者の歩行状態に応じた信号を生成するための装置が提案されている。
【０００３】
この種の装置として、たとえば、足底部に圧力センサが設けられた装置が提案されている（特許文献１参照）。圧力センサは、足底部と床面との間に形成される圧力に応じたアナログ電圧を出力する。圧力センサからの電圧信号を継続的に計測することにより、脚の接地、離地等のタイミングを計測できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
歩行状態を検出する場合、脚の接地および離地のタイミングを精度よく検出できることが好ましい。しかしながら、上記圧力センサでは、接地および離地の瞬間の前後において、圧力が緩やかに変化するため、出力される電圧信号も緩やかに変化する。このため、圧力センサを用いた場合には、脚の接地および離地の瞬間を、精度よく検出することが難しい。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、歩行者の脚が接地および離地するタイミングに精度よく同期して変化する信号を生成可能な歩行信号生成装置および歩行信号生成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、歩行信号生成装置に関する。本態様に係る歩行信号生成装置は、足の底部に配される電極と、前記電極に電位を印加する電位印加部と、前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部とを備える。一方の足の底部に、前記電極が配され、他方の足の底部に、他の電極が配され、前記電極と前記他の電極とが短絡されると、前記電位印加部、前記電気抵抗部、前記電極および前記他の電極によって閉ループの回路が構成される。
【０００８】
本態様に係る歩行信号生成装置によれば、歩行時に、電極が導電性の床面に接触して電極に電流が流れると、この電流が電気抵抗部に流れ、電気抵抗部において電圧降下が生じ、出力部から出力される検出信号が変化する。このため、検出信号は、電極が床面に接触すると直ちに変化する。また、検出信号は、電気抵抗の電圧降下に応じて変化するため、変化の際の立ち上がりおよび立ち下がりが急峻となる。よって、歩行により足底が床面に接地および離地するタイミングに精度良く同期した検出信号が出力され、この検出信号により歩行者の足の接地および離地を精度よく検出することが可能となる。
さらに、歩行時に、一方の足と他方の足の両方が導電性の床面に接地したタイミングで、出力部からの検出信号が変化し、さらに、この状態から何れか一方の足が床面から離地したタイミングで、出力部からの検出信号が変化する。よって、かかる検出信号に基づいて、歩行動作時に、両脚が接地している期間（両脚支持期）と、片足が遊脚している期間（遊脚期）を良好に判別することが可能となる。
【０００９】
本態様に係る歩行信号生成装置において、前記出力部は、前記電気抵抗部の両端のうち一端に接続された出力端子を有するよう構成され得る。こうすると、検出信号に電気抵抗部の電圧降下を直接的に反映させることができる。
【００１０】
なお、本態様に係る歩行信号生成装置において、前記電気抵抗部は、たとえば、前記電位印加部と前記電極に対して直列に接続されるよう配置され得る。この場合、電気抵抗部は、たとえば、前記電位印加部と前記電極の間に配置される。
【００１２】
本態様に係る歩行信号生成装置において、前記電極、前記抵抗部および前記出力部からなる回路部が、前記一方の足の踵部分と足尖部分について、それぞれ配備されるよう構成され得る。こうすると、一方の足の踵と足尖が接地および離地タイミングで検出信号が変化するため、かかる検出信号に基づいて、たとえば、遊脚期に、どちらの足が遊脚状態にあるかを判別することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る歩行信号生成装置は、足の底部に配される電極と、前記電極に電位を印加する電位印加部と、前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部とを備える。前記電極、前記抵抗部および前記出力部からなる回路部が、前記足の踵部分と足尖部分について、それぞれ配備されている。
本態様に係る歩行信号生成装置によれば、歩行動作時に、両脚が接地している期間（両脚支持期）と、片足が遊脚している期間（遊脚期）を良好に判別することが可能となる。さらに、踵部分が接地および離地したタイミングで変化する検出信号と、足尖部分が接地および離地したタイミングで変化する検出信号を、それぞれ取得することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る歩行信号生成装置は、足の底部に配される電極と、前記電極に電位を印加する電位印加部と、前記電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こす電気抵抗部と、前記電圧降下により変化する検出信号を出力する出力部とを備える。前記足の底部を足幅方向に分割した一方の領域に前記電極が配され、他方の領域に他の電極が配され、前記電極と前記他の電極とが短絡されると、前記電位印加部、前記電気抵抗部、前記電極および前記他の電極によって閉ループの回路が構成される。
本態様に係る歩行信号生成装置によれば、歩行動作時に、両脚が接地している期間（両脚支持期）と、片足が遊脚している期間（遊脚期）を良好に判別することが可能となる。さらに、足が接地および離地するタイミングで変化する検出信号を得ることができる。
【００１５】
この場合、前記一方の領域と前記他方の領域は、前記足の底部の踵部分を足幅方向に分割した領域とされ得る。こうすると、当該足の踵部分が接地および離地するタイミングで変化する検出信号を得ることができる。
【００１６】
あるいは、前記一方の領域と前記他方の領域は、前記足の底部の足尖部分を足幅方向に分割した領域とされ得る。こうすると、当該足の足尖部分が接地および離地するタイミングで変化する検出信号を得ることができる。
【００１７】
本発明の第４の態様は、歩行信号生成システムに関する。本態様に係る歩行信号生成システムは、上記第１の態様、第２の態様または第３の態様に係る歩行信号生成装置と、導電性を有する床面と、を有する。本態様に係る歩行信号生成システムによれば、上記第１の態様、第２の態様または第３の態様に係る歩行信号生成装置と同様の効果が奏され得る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、歩行者の脚が接地および離地するタイミングに精度よく同期して変化する信号を生成可能な歩行信号生成装置および歩行信号生成システムを提供することができる。
【００１９】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】歩行時の歩行の動作と歩行周期の関係を説明する図である。
【図２】実施例１に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る装着部の外観を示す図である。
【図４】実施例１に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力の変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図５】実施例１に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図６】実施例２に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図７】実施例２に係る装着部の外観を示す図である。
【図８】実施例２に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図９】実施例２に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図１０】実施例３に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図１１】実施例３に係る装着部の外観を示す図である。
【図１２】実施例３に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図１３】実施例３に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と歩行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図１４】走行時の走行の動作と走行周期の関係を説明するための図である。
【図１５】実施例３に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と走行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図１６】応用例１に係る機能的電気刺激装置の構成を模式的に示す図である。
【図１７】応用例１に係る機能的電気刺激装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】応用例１に係る機能的電気刺激装置の動作を模式的に示すタイミングチャートである。
【図１９】応用例２に係る歩行状態表示システムの構成を模式的に示す図である。
【図２０】応用例２に係る歩行状態表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２１】応用例２に係る画像表示装置の表示面に表示画面の例を示す図である。
【図２２】その他の構成に係る装着部の外観を示す図である。
【図２３】その他の構成に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図２４】その他の構成に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と走行動作との関係を模式的に示すタイミングチャートである。
【図２５】その他の構成に係る装着部の外観を示す図である。
【図２６】その他の構成に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図２７】その他の構成に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図２８】その他の構成に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図２９】その他の構成に係る歩行信号生成装置の回路構成を示す図である。
【図３０】その他の構成に係る歩行信号生成装置の出力端子部からの出力変化と走行動作との関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る歩行信号生成装置について説明する。本実施の形態に係る歩行信号生成装置は、たとえば、歩行周期を検出するために用いられ得る。以下、歩行周期に関する基本的事項、実施例にかかる歩行信号生成装置、および、歩行信号生成装置の応用例について、図面を参照して、順に説明する。
【００２２】
＜歩行周期＞
図１は、歩行者の右脚Ａが接地してから、再び右脚Ａが接地して同じ歩行体勢に至るまでの一連の動作と歩行周期の関係を説明するための図である。図１の最下段には歩行者の脚の動きが示されている。図１において、横軸右方向は、時間経過の方向を表す。右脚Ａの踵ＡＨが接地する右脚踵接地の瞬間Ｔ０から、次の右脚踵接地の瞬間Ｔ１０までの経過時間Ｔ（秒）が、歩行動作の一周期（以下、「歩行一周期」という。）である。
【００２３】
歩行一周期（Ｔ）は、両足で体を支持する両脚支持期Ｔ０〜Ｔ２およびＴ５〜Ｔ７、左脚Ｂが遊脚する左脚遊脚期Ｔ２〜Ｔ５ならびに右脚Ａが遊脚する右脚遊脚期Ｔ７〜Ｔ１０に大別される。
【００２４】
図１の歩行例では、踵、足尖の順で接地し、踵、足尖の順で離地する。踵が接地したタイミングで両脚支持期が始まり、足尖が離地したタイミングで遊脚期が始まる。
【００２５】
歩行周期の分析では、歩行一周期（Ｔ）の他、たとえば、右および左の脚が接地してから、その反対脚が接地するまでの時間（ＤＲ、ＤＬ）、右および左の脚が接地し続ける時間（右脚接地時間ＴＲ、左脚接地時間ＴＬ）などが検出される（何れも単位は秒）。この他、歩行率（６０／Ｔ）等の算出が可能である。歩行率の単位はｓｔｅｐ／分である。
【００２６】
歩行速度（メートル／秒）が計測可能な場合（応用例２参照）、上記変数に加え、歩幅＝歩行速度×Ｔ／２（メートル）、歩行比＝歩幅／歩行率（メートル・分／ｓｔｅｐ）などが、さらに算出可能である。
【００２７】
このように、歩行に関する周期や時間が検出されると、歩行状態を表す各種の変数が抽出され、これらが、歩行者の歩行動作の矯正やリハビリのために利用される。
【００２８】
＜実施例１＞
図２は、実施例１にかかる歩行信号生成装置１の回路構成を示す図である。歩行信号生成装置１は、検出回路部１０および装着部２０を有する。なお、歩行信号生成装置１とトレッドミル３０とで構成されるシステムが、請求項に記載の歩行信号生成システムに対応する。
【００２９】
なお、装着部２０は、後述のように、それぞれ裏面に電極が設置された一組のソックスからなる。装着部２０が歩行者の両脚へ装着された状態において歩行がなされると、歩行信号生成装置１から検出信号が出力される。本実施例では、歩行者は、トレッドミル３０の上を歩行する。
【００３０】
検出回路部１０は、グランド端子ＧＮＤ、入力端子部１１、出力端子部１２、電源１３および抵抗器１４を有する。グランド端子ＧＮＤには、グランド電位が印加される。入力端子部１１は、入力端子ＩＮ１および入力端子ＩＮ２からなる。出力端子部１２は、出力端子ＯＵＴ１からなる。
【００３１】
電源１３は、所定の電圧（たとえば数ボルト。以下、Ｖボルトとする。）の直流電圧を発生させる。電源１３の負極は、グランド端子ＧＮＤに接続される。電源１３の正極は、抵抗器１４の一端に接続される。抵抗器１４の他端は、入力端子ＩＮ１に接続される。入力端子ＩＮ２は、グランド端子ＧＮＤに接続される。出力端子ＯＵＴ１は、入力端子ＩＮ１と抵抗器１４との間に接続される。
【００３２】
装着部２０は、右脚Ａに装着される右側装着部２０Ａと、左脚Ｂに装着される左側装着
部２０Ｂとからなる。また、各装着部２０Ａ、２０Ｂの足底部には、電極２１、２２が、それぞれ配されている（図３参照）。電極２１と入力端子ＩＮ１とが、配線２３により接続され、電極２２と入力端子ＩＮ２とが、配線２４により接続される。
【００３３】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、装着部２０の外観を示す図である。図３（ａ）は、各装着部２０Ａ、２０Ｂの足底部を下側からみた図である。図３（ｂ）は、右側装着部２０Ａを右側（図３（ａ）の矢印方向参照）から見た図である。
【００３４】
右側装着部２０Ａは、電極２１と靴下部２７を有する。電極２１は、右足の足底に似た形状の導電性布からなる。導電性布は、導電糸により形成される繊維である。導電糸は、たとえば、導電性を有するように、アルミや銅などの金属や合金等によりめっき処理が施された糸である。導電性糸は、導電性を有していればよく、めっき処理に限らず、いかなる方法により導電性が実現されていてもよい。
【００３５】
電極２１上面の踵部に配される接着領域２５において、配線２３が、導電性接着剤により、電極２１に接着される。なお、図２に示す抵抗器１４の抵抗値は、導電性布からなる電極２１に比べて十分に大きな電気抵抗を有する（たとえば数ｋΩ）。
【００３６】
靴下部２７は、導電性を有しない布性素材からなり、右脚用の靴下と略同様の形状を有する。なお、靴下部２７の足底部には、電極２１との絶縁状態が良好に保たれるよう、絶縁層（図示せず）が配されてもよい。
【００３７】
上記のように配線２３が電極２１に接着された状態において、電極２１の上面が、靴下部２７の足底部に装着される。このとき、接着領域２５の近傍において、配線２３の一部は、図３の通り、靴下部２７の足底部分と、電極２１との間に挟まれた状態となる。
【００３８】
接着領域２５から伸びる配線２３は、伸縮するバンド２９によって、右脚Ａに固定される。これにより、歩行時に、配線２３が大きく振れることが抑制され得る。
【００３９】
左側装着部２０Ｂは、右側装着部２０Ａの構成と同様である。左側装着部２０Ｂは、電極２２、靴下部２８およびバンド（図示せず）を有する。配線２４が、電極２２上面側の接着領域２６において、電極２２に接着され、電極２２の上面が靴下部２８の足底部に装着される。配線２４は、バンドによって、左脚Ｂに固定される。
【００４０】
なお、図３（ｂ）に示されるように、右脚用の電極２１は、踵部分から踵に沿って立ち上がるように湾曲し、また、足尖部分から足尖に沿って立ち上がるように湾曲している。これにより、歩行時において、右脚踵ＡＨが接地すると同時に電極２１が床面に接触し、また、右脚足尖ＡＴが離地する最後の瞬間まで、電極２１が床面に接触し続ける。この構成および作用は、左脚用の電極２２も同様である。
【００４１】
図２にもどり、トレッドミル３０は、２つの軸３１と、帯状床面３２と、導電性シート３３を有する。なお、図２では、便宜上、これら以外のトレッドミル３０の構成は図示されていない。
【００４２】
帯状床面３２は、環帯状を有し、２つの軸３１に巻きつけられている。導電性シート３３は、導電性布からなり、帯状床面３２と略同様の環帯状を有する。導電性シート３３の内側の面は、帯状床面３２の外側の面に装着され、帯状床面３２と導電性シート３３は一体化される。なお、帯状床面３２は、導電性シート３３と他の部材とを電気的に絶縁する構造を有する。たとえば、帯状床面３２は、絶縁性を有するゴムシートからなる。
【００４３】
なお、本実施例では、導電性シート３３は、接地（以下、「グランド接続」と言う。）されていない。
【００４４】
トレッドミル３０が稼働されると、２つの軸３１が、所定の回転速度で、同一方向へ回転される（矢印の回転方向参照）。軸３１の回転に応じて、一体化された帯状床面３２および導電性シート３３が、２つの軸３１の周りで回転される。これにより、導電性シート３３が、所定の速度で水平方向へ移動する（白い矢印の方向参照）。こうして、歩行者は、移動される導電性シート３３の上面を、歩行可能となる。
【００４５】
装着部２０が歩行者の脚に装着された状態で、導電性シート３３上で歩行がなされると、各装着部２０Ａ、２０Ｂの底面が接地および離地する。歩行により、２つの電極２１、２２の何れか一方が導電性シート３３から離れていると、出力端子ＯＵＴ１には、電源１３の電位Ｖが現れる（以下、「ＯＮ」という）。また、２つの電極２１、２２の両方が導電性シート３３に接触すると、これら電極２１、２２が導電性シート３３を介して電気的に接続され、抵抗器１４と電極２１、２２に電流が流れる。この電流により抵抗器１４において電圧降下が生じ、出力端子ＯＵＴ１の電位が立ち下がる（以下、「ＯＦＦ」という）。抵抗器１４の抵抗値は、電極２１、２２と導電性シート３３の抵抗値に比べて十分に大きく設定されている。このため、ＯＦＦの出力値は略ゼロになる。
【００４６】
本実施例に係る歩行信号生成装置１が出力する電圧信号は、以下に説明するように、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期が切り替えられるのと略同時に、すばやくＯＮまたはＯＦＦに切り替えられる。
【００４７】
図４は、歩行動作と出力端子部１２からの出力（出力端子ＯＵＴ１の電位）との関係を模式的に示すタイミングチャートである。図４の下半分には、参照のために、図１と同様の歩行の動作が示されている。
【００４８】
図示のとおり、出力端子ＯＵＴ１からの出力は、両脚支持期であるＴ０〜Ｔ２およびＴ５〜Ｔ７においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。出力端子ＯＵＴ１からの出力がＯＮの期間は、遊脚期である。
【００４９】
本実施例では、電極２１、２２が入力端子ＩＮ１、ＩＮ２を接続、開放するためのスイッチの役割を果たす。すなわち、電極２１、２２の両方が導電性シート３３に接触すると、電極２１、２２と導電性シート３３とによって入力端子ＩＮ１、ＩＮ２が接続される。このように、本実施例では、電極２１、２２が電気接続のためのスイッチの役割を果たすため、出力端子ＯＵＴ１からの電圧信号が変化する瞬間は、脚が接地または離地されるタイミングに略同期し、且つ、図４の出力波形は、立ち上がりおよび立ち下がりが鋭い。
【００５０】
たとえば、右脚踵接地の瞬間（Ｔ０）において、右脚Ａが接地し、電極２１は導電性シート３３に接する。なお、このとき左脚Ｂは接地されたままである。したがって、出力端子ＯＵＴ１は、グランド端子ＧＮＤに短絡される。よって、右脚踵接地の瞬間（Ｔ０）において、出力端子ＯＵＴ１からの出力は、略瞬時に、図４のグラフに示されるように（Ｔ０）、ＯＮからＯＦＦへ変化する。
【００５１】
なお、厳密には、電極２１と導電性シート３３との間の電気抵抗は、電極２１と導電性シート３３とが接触する領域の面積に依存して変化する。しかしながら、電極２１および導電性シート３３の間に形成される電気抵抗は、抵抗器１４の電気抵抗に比較して十分小さい。このため、電極２１および導電性シート３３の接触面積の変化は、出力端子ＯＵＴ１からの電圧信号に影響をほとんど与えない。よって、電極２１と導電性シート３３とが接触した瞬間に、出力端子ＯＵＴ１における電位が、略瞬時に、略Ｖボルトから略０ボル
トへ変化する。このため、図４に示されるように、右脚踵接地の瞬間（Ｔ０）に略同時に、電圧信号がＯＮからＯＦＦへ、すばやく切り替わる。
【００５２】
出力端子ＯＵＴ１からの電圧信号が、ＯＦＦからＯＮへ切り換えられる場合においても、電圧信号は、脚の足尖部が離地されるのと略同時に、すばやく変化する。
【００５３】
たとえば、左脚足尖離地の瞬間（Ｔ２）において、左脚Ｂが離地し、同時に、電極２２が導電性シート３３から離れる。これによって、抵抗器１４に電流が流れなくなり、抵抗器１４における電圧降下が０になる。したがって、左脚足尖離地の瞬間（Ｔ２）に、出力端子ＯＵＴ１からの出力は、図４に示されるように、ＯＦＦからＯＮへ変化する。
【００５４】
同様に、左脚踵接地（Ｔ５）、右脚足尖離地（Ｔ７）および右脚踵接地（Ｔ１０）の瞬間においても、出力端子ＯＵＴ１からの電圧信号が、ＯＮまたはＯＦＦへ、すばやく切り替わる。
【００５５】
このように出力端子ＯＵＴ１からの出力がすばやく切り換わることは、歩行者の歩行動作が変わっても同じである。以下に説明されるように、歩行者が図１とは別の歩き方で歩行をした場合においても、電圧信号が、脚の接地および離地のタイミングで、ＯＮまたはＯＦＦへ、すばやく切り替わる。
【００５６】
図５は、図１とは異なる歩行動作が行われたときの出力端子部１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図５の下側には、図１とは異なる歩行の動作の例が示されている。
【００５７】
図５に示される歩行動作は、図１の場合よりも遅く歩いた場合のものである。図１では、左脚踵ＢＨが接地する瞬間（Ｔ５）よりも前に、右脚踵ＡＨが離地する（Ｔ４）。これに対し、図５では、左脚踵ＢＨが接地する瞬間（Ｓ６）から左脚足の底が接地する瞬間（Ｓ７）までの間、右脚踵ＡＨは離地せず、それから所定時間の後に、右脚踵ＡＨが離地される（Ｓ８）。図５において、両脚支持期は、Ｓ０〜Ｓ３およびＳ６〜Ｓ９である。左脚遊脚期は、Ｓ３〜Ｓ６である。右脚遊脚期はＳ９〜Ｓ１２である。
【００５８】
図５に示される歩行がなされた場合においても、出力端子ＯＵＴ１からの出力は、両脚支持期Ｓ０〜Ｓ２およびＳ５〜Ｓ７においてＯＦＦであり、それ以外の遊脚期においてＯＮである。
【００５９】
図５の場合においても、図４の場合と同様に、両脚支持期、右脚遊脚期および左脚遊脚期が切り替えられるのと略同時に、出力端子ＯＵＴ１からの電圧信号の変化は、すばやくＯＮまたはＯＦＦへ切り換えられる。
【００６０】
以上、本実施例によると、歩行時において、電極２１、２２が共に導電性シート３３に接触するのと略同時に、出力端子ＯＵＴ１から出力される電圧が、ＯＮ（略Ｖボルト）からＯＦＦ（略０ボルト）へ、略瞬間的に、すばやく切り替わる。また、電極２１または電極２２が導電性シート３３に接触されなくなるのと略同時に、出力端子ＯＵＴ１から出力される電圧は、ＯＦＦからＯＮへ、略瞬間的に、すばやく切り替わる。このため、出力端子ＯＵＴ１から出力される電圧により、歩行周期の両脚支持期および遊脚期を、容易かつ適正に、識別することができる。
【００６１】
足底部に配された圧力センサが利用される場合（特許文献１参照）、圧力センサから出力されるアナログ電圧が所定の閾値を超えるか否かによって、当該圧力センサが配された位置に圧力がかかっているか否かが判定され得る。しかしながら、圧力センサから出力さ
れるアナログ電圧信号は、圧力に応じてなだらかに変化するため、上記判定では、閾値の大きさに依存して、検出されるタイミングが前後に変化し得る。これに対し、本実施例によると、出力端子ＯＵＴ１の電圧信号は、ＯＮまたはＯＦＦへ、略瞬時に変化する。よって、閾値がどのように設定されても、現在の歩行状態が両脚支持期であるか否かの判定が適正に行われ得る。本実施例において、閾値は、たとえば、Ｖ／２ボルトに設定される。
【００６２】
なお、圧力センサが用いられる場合（特許文献１参照）、歩行動作の検出出力は、立脚（支持）と遊脚の動作が繰り返されることによるヒステリシス特性、クリープ特性等の影響を受け得る。これに対し、本実施例では、検出出力（電圧信号）の生成のために、抵抗器１４と電極２１、２２および導電性シート３３が用いられるため、出力端子ＯＵＴ１からの検出出力に対し、ヒステリシス特性およびクリープ特性の影響が及ぶことがない。
【００６３】
また、本実施例によれば、歩行信号生成装置１は、圧力センサ等の特殊な電気または電子的素子を必要としない。よって、歩行信号生成装置１は、シンプルな回路構成を有しながらも、歩行周期の精密な検出が可能な検出出力を生成できる。
【００６４】
また、本実施例では、トレッドミル３０の帯状床面３２の上面に、導電性シート３３が配され、その上面が歩行面とされる。本実施例において、歩行者が歩行する歩行面は導電性を有していればよく、歩行面に特別な電子回路の構造を配さなくても良い。このため、歩行信号生成装置１が使用できる環境は限定されにくく、歩行信号生成装置１の利便性が向上する。
【００６５】
さらに、本実施例では、電極２１、２２は導電性布からなるため柔軟であり、電極２１、２２は歩行時の足底部の変形に応じて変形する。よって、歩行信号生成装置１は、電極２１、２２等によって歩行者の自然な歩行動作を妨げられることなく、歩行者の自然な歩行動作に基づく適切な歩行信号を出力し得る。
【００６６】
なお、歩行信号生成のために小型の圧力センサを用いる場合、圧力センサの足底部への張り付け位置の調節が困難である。これに対し、本実施例の構成によれば、電極２１、２２は、導電性布からなるため、靴下部２７、２８の足底部の所望の位置に、容易に装着可能である。また、本実施例の電極２１、２２は、柔軟な導電性布からなるため、固い靴底だけでなく、柔軟な靴や靴下にも対応可能である。
【００６７】
また、歩行信号生成のために大型の圧力センサを用いる場合、遊脚時の足裏の変形に伴って信号が誤検出されることが起こり得る。これに対し、本実施例の構成では、足裏の電極２１または２２が導電性シート３３から離れると、次に電極２１または２２が導電性シート３３に接触するまで、絶縁状態が保たれる。このため、遊脚時の足裏の変形が、歩行信号生成装置１の出力端子ＯＵＴ１からの出力に影響を与えることはなく、足裏の変形に伴って信号が誤検出されることは起こり得ない。
【００６８】
また、大型の圧力センサは高価であるが、導電性布からなる電極２１、２２は比較的安価である。本実施例によれば、歩行信号生成装置１を、シンプルな回路構成により実現でき、コストの抑制を図りながら精度の良い検出信号を得ることができる。
【００６９】
＜実施例２＞
上記実施例１では、電極２１、２２が、左右の各装着部２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ一つずつ配された。これに対し、実施例２では、右側装着部２０Ａに、２つの電極（２１Ｈ、２１Ｔ）が配される。このような構成がとられることにより、遊脚期に、どちらの脚が遊脚状態にあるかが判別可能になる。すなわち、上記実施例１における遊脚期が、さらに右脚遊脚期と左脚遊脚期とに識別され得る。
【００７０】
図６は、本実施例にかかる歩行信号生成装置１の回路構成を示す図である。図６の電気回路では、図２の回路構成に対し、装着部２０Ａの電極２１が２つの電極２１Ｈ、２１Ｔに置き換えられ、抵抗器１４が２つの抵抗器１４Ｈ、１４Ｔに置き換えられ、入力端子部１１の入力端子ＩＮ１が２つの入力端子ＩＮ１Ｈ、ＩＮ１Ｔに置き換えられ、出力端子部１２の出力端子ＯＵＴ１が２つの出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔに置き換えられている。
【００７１】
具体的には、図２の構成に比べて、右側装着部２０Ａの電極が、２つの電極２１Ｈ、２１Ｔに分離され、配線２３Ｔと、抵抗器１４Ｔと、出力端子ＯＵＴ１Ｔが追加されている。配線２３Ｈは、踵側の電極２１Ｈと入力端子ＩＮ１Ｈとを接続し、配線２３Ｔは、足尖側の電極２１Ｔと入力端子ＩＮ１Ｔとを接続する。入力端子ＩＮ１Ｈ、ＩＮ１Ｔと、電源１３の正極との間に、それぞれ、２つの抵抗器１４Ｈ、１４Ｔが直列に接続される。抵抗器１４Ｈ、１４Ｔは、導電性布（電極２１Ｈ、２１Ｔ、２２、導電シート３３）に比較して、十分に大きな電気抵抗を有する（たとえば数ｋΩ）。
【００７２】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、装着部２０の構成を示す図である。図７（ａ）は、各装着部２０Ａ、２０Ｂの足底部を下側からみた図である。図７（ｂ）は、右側装着部２０Ａを右側（図７（ａ）の矢印方向参照）から見た図である。
【００７３】
電極２１Ｈは、導電性布からなり、靴下部２７の踵部分を覆うように、踵側が踵部分に沿って湾曲した形状を有する。配線２３Ｈは、電極２１Ｈ上面の踵部分に配される接着領域２５Ｈにおいて、導電性接着剤により、電極２１Ｈに接着される。このように配線２３Ｈが電極２１Ｈに接着された状態において、電極２１Ｈの上面が、靴下部２７の踵部に装着される。
【００７４】
電極２１Ｔも、電極２１Ｈと同様、導電性布からなる。電極２１Ｔは、靴下部２７の足尖部分を覆うように、足尖側が足尖部に沿って湾曲した形状を有する。配線２３Ｔは、電極２１Ｔ上面の足尖部分に配される接着領域２５Ｔにおいて、導電性接着剤により、電極２１Ｔに接着される。このように配線２３Ｔが電極２１Ｔに接着された状態において、電極２１Ｔの上面が、靴下部２７の足尖部に、装着される。
【００７５】
接着領域２５Ｈ、２５Ｔから伸びる２本の配線２３Ｈ、２３Ｔは、伸縮するバンド２９によって、右脚Ａに固定される。なお、左側装着部２０Ｂの構成は、実施例１における左側装着部２０Ｂの構成と同じである。
【００７６】
図７の構成により、右側装着部２０Ａが歩行者の右脚Ａに装着された状態で、トレッドミル３０上で歩行がなされると、右脚踵ＡＨが接地されたタイミングで電極２１Ｈが導電性シート３３に接触し、次に、電極２１Ｈ、２１Ｔの両方が導電性シート３３に接触し、その後、電極２１Ｔのみが導電性シート３３に接触し、最後に、右脚足尖ＡＴが離地されるタイミングで電極２１Ｔが導電性シート３３から離れるようになる。
【００７７】
図６を参照して、電極２２が導電性シート３３に接触した状態で、電極２１Ｔと電極２１Ｈの両方が導電性シート３３から離れていると、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔには、電源１３の電位Ｖが現れる（出力値ＯＮ）。また、電極２２が導電性シート３３に接触した状態で、電極２１Ｈが導電性シート３３に接触すると、出力端子ＯＵＴ１Ｈの電位が略ゼロ電位に立ち下がる（出力値ＯＦＦ）。電極２２が導電性シート３３に接触した状態で、電極２１Ｔが導電性シート３３に接触すると、出力端子ＯＵＴ１Ｔの電位が略ゼロ電位に立ち下がる（出力値ＯＦＦ）。さらに、電極２１Ｔと電極２１Ｈの両方、または、何れか一方が導電性シートに接触した状態で、電極２２が導電性シート３３から離れると、
出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔの電位はＶとなる（出力ＯＮ）。
【００７８】
図８は、図１と同様の歩行が行われた場合の出力端子部１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図８の下側には、参照のために、図１と同様の歩行の動作が示される。図８（ａ）、（ｂ）には、それぞれ、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔの出力値が示されている。
【００７９】
図８（ａ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力は、右脚踵ＡＨが接地し且つ左脚Ｂが立脚している期間Ｔ０〜Ｔ２においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。また、図８（ｂ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力は、右脚足尖ＡＴが接地し且つ左脚Ｂが立脚している期間Ｔ１〜Ｔ２およびＴ５〜Ｔ７においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。
【００８０】
上記実施例１と同様の理由から、本実施例においても、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの電圧信号は、右脚踵ＡＨが接地（Ｔ０）または左脚足尖ＢＴが離地（Ｔ２）がされると略同じタイミングで変化し、電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりは鋭い。また、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの電圧信号は、右脚足尖ＡＴが接地（Ｔ１）、左足足尖ＢＴが離地（Ｔ２）、左脚踵ＢＨが接地（Ｔ５）または右脚足尖ＡＴが離地（Ｔ７）がされると略同じタイミングで変化し、電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりは鋭い。
【００８１】
図９は、図５で説明された歩行動作が行われた場合の出力端子部１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図９（ａ）は、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力値を示し、図９（ｂ）は、出力端子ＯＵＴ１Ｔの出力値を示す。
【００８２】
図９（ａ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力は、右脚踵ＡＨが接地し且つ左脚Ｂが立脚している期間Ｓ０〜Ｓ３およびＳ６〜Ｓ８においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。また、図９（ｂ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力は、右脚足尖ＡＴが接地し且つ左脚Ｂが立脚している期間Ｓ１〜Ｓ３およびＳ６〜Ｓ９においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。
【００８３】
図８の場合と同様に、図９の場合における出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔからの電圧信号は、右脚Ａの踵部ＡＨもしくは足尖部ＡＴまたは左脚Ｂが接地または離地されると略同じタイミングで変化し、図９（ａ）および（ｂ）の出力波形の立ち上がりおよび立ち下がりは鋭い。
【００８４】
このように、歩行動作がどのようであっても、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔからの電圧信号が変化するタイミングは、脚が接地または離地されるタイミングに略同じであり、出力波形の立ち上がりおよび立ち下がりは鋭い。
【００８５】
図８（ａ）および（ｂ）または図９（ａ）および（ｂ）において、両脚支持期、右脚遊脚期および左脚遊脚期は、以下のようにして、識別される。
【００８６】
まず、両脚支持期は、出力端子ＯＵＴ１Ｈおよび出力端子ＯＵＴ１Ｔのうち少なくとも一方の出力がＯＦＦである期間である。
【００８７】
なお、歩行においては、２種類の両脚支持期がある。一つは、右脚Ａが接地することにより開始される両脚支持期（以下、「両脚支持期（Ｉ）」と言う。）であり、もう一つは、左脚Ｂが接地することにより開始される両脚支持期（以下、「両脚支持期（ＩＩ）」と言う。）である。
【００８８】
両脚支持期（Ｉ）は、出力端子ＯＵＴ１Ｈの出力が先にＯＦＦへ変化することにより開始される。これに対し、両脚支持期（ＩＩ）では、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力が先にＯＦＦへ変化することはない。このように、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力が先にＯＦＦに変化するか否かによって、両脚支持期が両脚支持期（Ｉ）と両脚支持期（ＩＩ）の何れであるかが識別可能である。
【００８９】
図８において、両脚支持期（Ｉ）は、Ｔ０〜Ｔ２であり、両脚支持期（ＩＩ）は、Ｔ５〜Ｔ７である。図９において、両脚支持期（Ｉ）は、Ｓ０〜Ｓ３であり、両脚支持期（ＩＩ）は、Ｓ６〜Ｓ９である。
【００９０】
右脚遊脚期は、両脚支持期（Ｉ）の前の遊脚期（Ｔ７〜Ｔ１０、Ｓ９〜Ｓ１２）である。別の言い方では、右脚遊脚期は、両脚支持期（ＩＩ）の後の遊脚期である。左脚遊脚期は、両脚支持期（ＩＩ）の前の遊脚期（Ｔ２〜Ｔ５、Ｓ３〜Ｓ６）である。別の言い方では、右脚遊脚期は、両脚支持期（Ｉ）の後の遊脚期である。
【００９１】
この他、遊脚期に入る直前の出力端子ＯＵＴ１ＴのＯＦＦの長さによって、その遊脚期が左脚遊脚期であるか右脚遊脚期であるかを識別することも可能である。たとえば、図８のタイミングＴ１において右脚Ａの足尖ＡＴが接地してからタイミングＴ２において左脚Ｂが離地されるまでの期間Ｔｂは通常比較的短く、タイミングＴ５において左脚踵ＢＨが接地してからタイミングＴ７において右脚Ａが離地されるまでの期間Ｔａは、接地位置が左脚Ｂの踵ＢＨから足尖ＢＴに移行する期間だけ、Ｔｂよりも長い。よって、遊脚期に入る前のＯＦＦ期間の長さを互いに比較することにより、その遊脚期が、右脚遊脚期か左脚遊脚期かを判別可能である。
【００９２】
以上のようにして、本実施例では、両脚支持期、右脚遊脚期および左脚遊脚期を、出力端子部１２からの出力に基づいて識別可能である。
【００９３】
以上、本実施例によると、歩行時において、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期が切り替えられる瞬間と略同時に、出力端子ＯＵＴ１ＨまたはＯＵＴ１Ｔからの電圧信号が、ＯＮまたはＯＦＦへ切り替えられる。このとき、電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、鋭い。出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔからの電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりが鋭いため、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期の識別が精度よく行える。よって、本実施例においても、歩行周期を、良好に検出することが可能となる。
【００９４】
＜実施例３＞
上記実施例２では、左脚Ｂの踵および足尖が接地および離地するタイミング（Ｔ６、Ｓ７）が個別に検出されなかった。これに対し、実施例３では、両脚の踵および足尖が接地および離地するタイミングが、それぞれ個別に検出される。
【００９５】
なお、上記実施例１、２では、導電性シート３３は接地（グランド接続）されなかったが、本実施例では、トレッドミル３０に備えられる導電性シート３３は、グランド接続される。
【００９６】
図１０は、本実施例に係る歩行信号生成装置１の回路構成を示す図である。図１０の回路では、図６の回路構成に対し、電極２２が２つの電極２２Ｈ、２２Ｔに置き換えられ、２つの抵抗器１５Ｈ、１５Ｔが追加され、入力端子部１１の入力端子ＩＮ２が２つの入力端子ＩＮ２Ｈ、ＩＮ２Ｔに置き換えられ、出力端子部１２に２つの出力端子ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔに加えられている。さらに、トレッドミル３０の導電性シート３３が、接地される。これにより、導電性シート３３には、常にグランド電位が印加される。
【００９７】
具体的には、図６の構成に比べて、左側装着部２０Ｂの電極が、２つの電極２２Ｈ、２２Ｔに分離され、配線２４Ｔと、抵抗器１５Ｔと、出力端子ＯＵＴ２Ｔが追加されている。配線２４Ｈは、踵側の電極２２Ｈと入力端子ＩＮ２Ｈとを接続し、配線２４Ｔは、足尖側の電極２２Ｔと入力端子ＩＮ２Ｔとを接続する。入力端子ＩＮ２Ｈ、ＩＮ２Ｔと電源１３の正極との間に、それぞれ、２つの抵抗器１５Ｈ、１５Ｔが直列に接続される。抵抗器１５Ｈ、１５Ｔは、上記実施例１、２と同様、導電性布（電極２１Ｈ、２１Ｔ、２２Ｈ、２２Ｔ、導電シート３３）に比較して、十分に大きな電気抵抗を有する（たとえば数ｋΩ）。
【００９８】
図１１は、装着部２０の構成を示す図である。図１１の右側装着部２０Ａは、図７（ａ）の右側装着部２０Ａの構成と同じである。図１１の左側装着部２０Ｂは、図７（ａ）の右側装着部２０Ａに装着される電極および配線の構成を、左右反転して、左側装着部２０Ｂへ適用したものである。
【００９９】
すなわち、左側装着部２０Ｂにおいて、電極２２Ｈは、導電性布からなり、左脚Ｂの足底の踵部を覆う。配線２４Ｈは、接着領域２６Ｈにおいて、導電性接着剤により、電極２２Ｈに接着される。電極２２Ｔは、導電性布からなり、左脚Ｂの足底の足尖部を覆う。配線２４Ｔは、接着領域２６Ｔにおいて、導電性接着剤により、電極２２Ｔに接着される。２本の配線２４Ｈ、２４Ｔは、伸縮するバンド（図示せず）によって、右脚Ａに固定される。
【０１００】
左側装着部２０Ｂが歩行者の左脚Ｂに装着された状態で、トレッドミル３０上で歩行がなされると、左脚踵ＢＨが接地がされたタイミングで電極２２Ｈが導電性シート３３に接触し、次に、電極２２Ｈ、２２Ｔの両方が導電性シート３３に接触し、その後、電極２２Ｔのみが導電性シート３３に接触し、最後に、右脚足尖ＡＴが離地されるタイミングで、電極２２Ｔが導電性シート３３から離れるようになる。
【０１０１】
図１０を参照して、電極２１Ｈ、２１Ｔ、２２Ｈ、２２Ｔが導電性シート３３に接触していなければ、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔには、それぞれ、電源１３の電位Ｖが現れる（出力ＯＮ）。また、電極２１Ｈ、２１Ｔ、２２Ｈ、２２Ｔが導電性シート３３に接触すると、導電性シート３３が接地されているため、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔの電位は、それぞれ、略ゼロ電位に立ち下がる（出力ＯＦＦ）。
【０１０２】
図１２は、図１と同様の歩行が行われた場合の出力端子部１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図１２（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの出力値が示されている。
【０１０３】
図１２（ａ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力は、右脚踵ＡＨが接地している期間Ｔ０〜Ｔ４においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１２（ｂ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力は、右脚足尖ＡＴが接地している期間Ｔ１〜Ｔ７においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１２（ｃ）において、出力端子ＯＵＴ２Ｈからの出力は、左脚踵ＢＨが接地している期間Ｔ５〜Ｔ９においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１２（ｄ）において、出力端子ＯＵＴ２Ｔからの出力は、左脚足尖ＢＴが接地している期間Ｔ６〜Ｔ１０およびＴ０〜Ｔ２においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。
【０１０４】
図１３は、図５と同様の歩行が行われたときの出力端子部１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図１３（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの出力値が示されている。
【０１０５】
図１３（ａ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力は、右脚踵ＡＨが接地している期間Ｓ０〜Ｓ８においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１３（ｂ）において、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力は、右脚足尖ＡＴが接地している期間Ｓ１〜Ｓ９においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１３（ｃ）において、出力端子ＯＵＴ２Ｈからの出力は、左脚踵ＢＨが接地している期間Ｓ６〜Ｓ１２およびＳ０〜Ｓ２においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。図１３（ｄ）において、出力端子ＯＵＴ２Ｔからの出力は、左脚足尖ＢＴが接地している期間Ｓ７〜Ｓ１２およびＳ０〜Ｓ３においてＯＦＦであり、それ以外の期間においてＯＮである。
【０１０６】
図１２（ａ）〜（ｄ）および図１３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、本実施例においても、出力端子部１２からの電圧信号がＯＮまたはＯＦＦへ切り替えられるときの、電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりはすばやい。また、電圧信号がＯＮまたはＯＦＦへ切り替えられるタイミングは、それぞれの踵または足尖が接地または離地されるタイミングに略同時である。このように、本実施例では、右脚踵ＡＨ、右脚足尖ＡＴ、左脚踵ＢＨおよび左脚足尖ＢＴの、接地および離地のタイミングが、それぞれ精度よく検出され得る。
【０１０７】
本実施例に係る歩行信号生成装置１からの出力信号によって、両脚支持期、右脚遊脚期および左脚遊脚期は、以下のようにして、識別される。
【０１０８】
両脚支持期は、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔからの出力のうち少なくとも一つがＯＦＦであり、且つ、出力端子ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの出力のうち少なくとも一つがＯＦＦである期間である。右脚遊脚期は、出力端子ＯＵＴ１ＨおよびＯＵＴ１Ｔが同時にＯＮである期間（Ｔ７〜Ｔ１０、Ｓ９〜Ｓ１２）である。左脚遊脚期は、出力端子ＯＵＴ２ＨおよびＯＵＴ２Ｔが同時にＯＮである期間（Ｔ２〜Ｔ５、Ｓ３〜Ｓ６）である。
【０１０９】
図１４は、走行動作時に、走行者の片方の足が接地してから、再びその足が接地して同じ走行体勢に至るまでの、一連の動作を説明するための図である。図１４において、横軸右方向が、時間経過の方向を表す。
【０１１０】
右脚Ａの踵ＡＨが接地する右脚踵接地の瞬間Ｕ０から、次の右脚踵接地の瞬間Ｕ１２までの経過時間が、走行動作の一周期（以下、「走行一周期」という。）である。走行周期は、両足が遊脚する両脚遊脚期Ｕ４〜Ｕ６およびＵ１０〜Ｕ１２、右脚Ａが立脚する右脚立脚期Ｕ０〜Ｕ４ならびに左脚Ｂが立脚する左脚立脚期Ｕ６〜Ｕ１０とに大別される。歩行動作に比べ走行動作では、両脚支持期がなく、代わりに、両脚遊脚期がある。右脚立脚期および左脚立脚期は、それぞれ、左脚遊脚期および右脚遊脚期に相当する。
【０１１１】
本実施例の歩行信号生成装置１によれば、歩行周期の他、走行時における走行周期をも検出することが可能である。具体的には、走行周期における両脚遊脚期、右脚立脚期および左脚立脚期を識別できる。
【０１１２】
図１５は、図１４の走行動作が行われたときの出力端子部１２からの出力の変化を示すタイミングチャートである。図１５（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの出力値が示されている。図１５の下側には、参照のために、図１４と同様の走行動作が示されている。
【０１１３】
図１５（ａ）において、右脚踵ＡＨが接地している期間にのみ（Ｕ０〜Ｕ３）、出力端子ＯＵＴ１Ｈからの出力がＯＦＦとなる。図１５（ｂ）において、右脚足尖ＡＴが接地している期間にのみ（Ｕ１〜Ｕ４）、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力がＯＦＦとなる。図１５（ｃ）において、左脚踵ＢＨが接地している期間にのみ（Ｕ６〜Ｕ９）、出力端子ＯＵ
Ｔ２Ｈからの出力がＯＦＦとなる。図１５（ｄ）において、左脚足尖ＢＴが接地している期間にのみ（Ｕ７〜Ｕ１０）、出力端子ＯＵＴ２Ｔからの出力がＯＦＦとなる。
【０１１４】
右脚立脚期は、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔの出力の少なくとも一方がＯＦＦの期間として識別され、左脚立脚期は、出力端子ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔの出力の少なくとも一方がＯＦＦの期間として識別される。また、両脚遊脚期は、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔの出力の全てがＯＮの期間として識別される。
【０１１５】
以上、本実施例によれば、歩行時において、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期が切り替えられる瞬間と略同時に、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの電圧信号が切り替えられる。このとき、電圧信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、鋭い。このため、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期の識別が、精度よく行われ得る。
【０１１６】
さらに、走行時において、両脚遊脚期、右脚立脚期および左脚立脚期が切り替わる瞬間と略同時に、出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔからの電圧信号が切り替えられる。このため、出力端子部１２からの出力により、走行周期の両脚遊脚期、右脚立脚期および左脚立脚期を良好に識別できる。
【０１１７】
よって、本実施例によれば、歩行周期および走行周期を、良好に検出することができる。
【０１１８】
＜応用例１＞
上記実施例１〜３の歩行信号生成装置の応用例について説明する。応用例１では、上記実施例１〜３のうち実施例２の歩行信号生成装置１を備えた機能的電気刺激装置が示されている。
【０１１９】
機能的電気刺激装置は、病院等において、歩行動作の矯正やリハビリなどを目的として利用される。機能的電気刺激装置は、歩行信号生成装置からの検出信号に基づいて、所定のタイミングで、対象の筋肉へ電気刺激を供給する。機能的電気刺激装置は、電気刺激により筋肉の収縮を促すことにより、歩行動作を補助する。
【０１２０】
図１６は、機能的電気刺激装置１００の構成を説明する図である。
【０１２１】
機能的電気刺激装置１００は、トレッドミル３０、回路ボックス１１０、電気刺激電極１２０および配線１２１を有する。上記実施例２に係る歩行信号生成装置１の検出回路部１０は、回路ボックス１１０内へ収容される。歩行信号生成装置１の装着部２０は、歩行者の左右の脚へ装着される。
【０１２２】
回路ボックス１１０は、ベルト（図示せず）によって歩行者の腰に装着される。便宜上、図１６では、回路ボックス１１０は、図１６に示される歩行者から離れた位置に描かれている。歩行者が導電性シート３３の上を歩行すると、回路ボックス１１０内の回路によって、歩行周期に応じた機能的電気刺激のための電気信号が生成され、生成された電気信号が、配線１２１を介して、電気刺激電極１２０へ出力される。
【０１２３】
電気刺激電極１２０は、円盤状を有し、皮膚に密着される側の面に、電極（図示せず）を有する。この電極は、配線１２１へ接続されている。電気刺激電極１２０は、対象の筋肉に適切に電気刺激を与えるために、歩行者の脚の所定の位置の皮膚に密着固定される。配線１２１は、回路ボックス１１０と電気刺激電極１２０とを接続する。回路ボックス１１０から電気刺激電極１２０に電気信号が供給されると、電気信号に応じた電気刺激が、
電気刺激電極１２０から対象の筋肉に供給される。
【０１２４】
図１７は、機能的電気刺激装置１００の全体構成を示すブロック図である。回路ボックス１１０は、検出回路部１０の他に、Ａ／Ｄ変換回路１１１、ＣＰＵ１１２、記憶回路１１３、タイマ１１４、電気刺激生成回路１１５を備える。
【０１２５】
Ａ／Ｄ変換回路１１１は、検出回路部１０の出力端子部１２から出力される電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１１２へ出力する。ＣＰＵ１１２は、記憶回路１１３に記憶されている制御プログラムに従って機能的電気刺激装置１００内の各部を制御する。
【０１２６】
記憶回路１１３は、ＣＰＵ１１２を動作させるための制御プログラムを記憶する。また、記憶回路１１３は、ＣＰＵ１１２が制御プログラムを実行する際の、ワーキングメモリとしても利用される。たとえば、過去の歩行周期に関するデータや電気信号を発生させるタイミングを決定するためのパラメータ等、各種データやパラメータが、記憶回路１１３に記憶される。
【０１２７】
タイマ１１４は、ＣＰＵ１１２の制御のもと、時間の経過を計る。具体的には、タイマ１１４は、歩行信号生成装置１からの検出信号により検出される歩行一周期の長さ、左右の脚の立脚期および遊脚期の長さ、左右の脚の踵が接地してからの経過時間等を計る。また、タイマ１１４は、電気刺激生成回路１１５における電気信号の発生タイミングと終了タイミングを取得するため、ＣＰＵ１１２により用いられる。
【０１２８】
電気刺激生成回路１１５は、ＣＰＵ１１２から入力される制御信号に基づき、電気刺激電極１２０に電気信号を出力する。なお、図１７の構成例では、出力端子部１１６として２つの端子が示されているが、使用目的に応じて２つ以上の電気刺激電極１２０が、適宜、出力端子部１１６へ接続可能なように、出力端子部１１６は、２つ以上の端子を有してもよい。
【０１２９】
図１８は、機能的電気刺激装置１００の動作例を模式的に示す図である。この例では、歩行者の右脚Ａの遊脚が機能的電気刺激装置１００によりアシストされる。電気刺激電極１２０は、右脚Ａを遊脚させるための位置に密着固定される。なお、機能的電気刺激装置１００によるアシストの内容は、たとえば、回路ボックス１１０の外面に配さられたコントロールパネル（図示せず）等を使用して設定される。
【０１３０】
この動作例では、同図（ｂ）、（ｃ）に示す検出回路部１０の出力端子ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔからの検出信号に基づいて、同図（ａ）に示す電気信号が、電気刺激生成回路１１５から出力される。すなわち、右脚遊脚期に移行する直前のタイミングで、右脚Ａの対象筋肉を刺激するための電気信号が、電気刺激生成回路１１５から出力される。これにより、右脚Ａの遊脚がアシストされる。具体的には、ＣＰＵ１１２により、以下の処理が行われる。
【０１３１】
歩行が開始されると、ＣＰＵ１１２は、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力されるデジタル信号に基づき、両脚支持期（Ｉ）、（ＩＩ）、左脚遊脚期および右脚遊脚期を検出し、さらに、このように検出された歩行周期に基づき、歩行一周期を検出する。かかる検出は、上記実施例２において説明した方法に従って行われる。
【０１３２】
次に、ＣＰＵ１１２は、歩行一周期における両脚支持期（ＩＩ）の開始タイミングと期間長に基づき、電気信号の発生タイミングｔ１と時間長ｔ２を設定する。発生タイミングｔ１は、出力端子ＯＵＴ１Ｔからの出力が、ＯＮからＯＦＦへ切り替わったタイミングからの経過時間として設定され、時間長ｔ２は、発生タイミングｔ１からの時間長として設
定される。
【０１３３】
こうして、ＣＰＵ１１２は、歩行一周期毎に、右脚遊脚期に移行する直前のタイミングで、電気信号を出力する。これにより、右脚の遊脚がアシストされ、歩行者の歩き方が矯正される。
【０１３４】
なお、発生タイミングｔ１と時間長ｔ２は、当該歩行周期の一回前に取得された歩行周期（両脚支持期（Ｉ）、（ＩＩ）左脚遊脚期および右脚遊脚期）に基づいて設定されても良く、あるいは、当該歩行周期の一回前から数回前までの間に取得された歩行周期を統計処理して設定されても良い。
【０１３５】
以上、本応用例１によれば、ＣＰＵ１１２は、実施例２の歩行信号生成装置１からの検出信号にもとづいて、目的に応じた所望のタイミングで、対象の筋肉へ電気刺激を印加することができる。実施例２で説明された通り、歩行信号生成装置１からの検出信号の変化タイミングは、各歩行期間の開始終了タイミングに、精度良く一致する。このため、対象の筋肉へ印加される電気刺激の時間精度も良好となり、歩行動作の補助またはリハビリが効果的に行われ得る。
【０１３６】
＜応用例２＞
応用例２は、実施例２の歩行信号生成装置１を備えた歩行状態表示システムに関する。歩行状態表示システムは、歩行状態を画像で表示することにより、歩行状態を歩行者へ通知する。歩行状態表示システムは、病院等において、歩行動作の矯正やリハビリなどを目的として利用される。歩行信号生成装置１からの検出信号に基づいて、歩行状態に関する各種の情報が、リアルタイムで、液晶ディスプレイ等の画像表示装置に表示される。
【０１３７】
図１９は、歩行状態表示システム２００の構成を説明する図である。
【０１３８】
歩行状態表示システム２００は、トレッドミル３０、回路ボックス２１０および画像表示装置２２０を有する。なお、歩行信号生成装置１の検出回路部１０は、回路ボックス２１０へ収容され、歩行信号生成装置１の装着部２０は、歩行者の左右の脚へ装着される。
【０１３９】
トレッドミル３０には、回転計測器３５が配置されている。回転計測器３５は、ローラ３５ａと、ローラ３５ａの回転軸３５ｂとを備える。ローラ３５ａは、導電性シート３３に押し付けられ、導電性シート３３の移動に伴って回転する。回転軸３５ｂには、回転軸３５ｂの回転速度を検出するためのロータリーエンコーダが装着されている。ロータリーエンコーダからの出力が、ケーブル２３４を介して回路ボックス２１０に供給される。回路ボックス２１０は、ロータリーエンコーダからの出力に基づいて、導電性シート３３の移動速度（歩行者の歩行速度）を算出する。
【０１４０】
なお、ローラ３５ａと回転軸３５ｂを配さずに、軸３１にロータリーエンコーダを装着しても良い。また、回転計測器３５を配さずに、回路ボックス２１０の外面に配さられたコントロールパネル（図示せず）等を使用して、導電性シート３３の移動速度（歩行者の歩行速度）を回路ボックス２１０に手入力するようにしても良い。
【０１４１】
回路ボックス２１０は、ベルト（図示せず）により歩行者の腰に装着される。便宜上、図１９では、回路ボックス１１０は、図１６に示される歩行者から離れた位置に描かれている。歩行者が、導電性シート３３の上を歩行すると、回路ボックス２１０内の回路によって、歩行状態を歩行者へ通知するための画像に関する映像信号が生成され、生成された映像信号が、ケーブル２２０ａを介して画像表示装置２２０に送信される。これにより、歩行者の歩行状態に関する情報が、画像表示装置２２０に表示れる。
【０１４２】
図２０は、歩行状態表示システム２００の全体構成を示すブロック図である。
【０１４３】
回路ボックス２１０は、図１７の回路ボックス１１０に対し、電気刺激生成回路１１５が映像デコーダ２１２に置き換えられ、入力回路２１１がさらに加えられたものである。
【０１４４】
入力回路２１１は、回転計測器３５からの移動速度を表す電気信号（ロータリーエンコーダからの出力）を受信する。入力回路２１１は、受信した電気信号を、ＣＰＵ１１２が処理できる形式のデジタル信号へ変換し、ＣＰＵ１１２へ出力する。ＣＰＵ１１２は、入力回路２１１から入力されたデジタル信号に基づいて、導電性シート３３の移動速度を算出する。
【０１４５】
本応用例において、記憶回路１１３は、歩行状態を表す画像を表示するための制御プログラムを記憶する。ＣＰＵ１１２は、記憶回路１１３に記憶されている制御プログラムに従って各部を制御する。ＣＰＵ１１２は、歩行状態を通知するための映像信号を生成し、映像デコーダ２１２へ出力する。
【０１４６】
映像デコーダ２１２は、ＣＰＵ１１２からの映像信号を画像表示装置２２０で表示できるアナログまたはデジタルの映像信号に変換し、変換された映像信号をケーブル２２０ａを介して、画像表示装置２２０へ出力する。画像表示装置２２０は、映像デコーダ２１２からの映像信号を受信し、映像信号が表す画像を、画像表示装置２２０の表示面に表示する。
【０１４７】
図２１（ａ）〜（ｄ）は、画像表示装置２２０の表示面２２０ｂに表示される画面の例を示す図である。
【０１４８】
図２１（ａ）は、体の重心位置の偏りを表示するための制御プログラムが実行されたときの表示画面を示す図である。
【０１４９】
歩行周期から算出される２つの比ＤＲ／Ｔ、ＤＬ／Ｔ（図１参照）の偏りは、重心位置の偏りを表す指標とみなされ得る。ＣＰＵ１１２は、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力されるデジタル信号に基づき、２つの比ＤＲ／Ｔ、ＤＬ／Ｔを算出し、これら２つの値ＤＲ／Ｔ、ＤＬ／Ｔの偏りを、重心位置の偏りとして、画像表示装置２２０の表示面２２０ｂに表示させる。なお、ＤＲ＞ＤＬの場合は、体の重心位置が右に偏っているとみなされ、逆に、ＤＬ＜ＤＲの場合は、体の重心位置が左に偏っているとみなされる。
【０１５０】
図２１（ａ）に示されるように、表示面２２０ｂには、横に延びるバー２２１が表示され、バー２２１の左右方向の中心位置には、中心線２２４がさらに表示される。バー２２１は、分割線２２５により、左右に２つのバー２２２、２２３に分割される。分割線２２５は、バー２２１の全長を、左右にそれぞれＤＲ／Ｔ、ＤＬ／Ｔの割合で分割する位置に表示される。
【０１５１】
ＣＰＵ１１２は、歩行動作中、随時、比ＤＲ／Ｔ、ＤＬ／Ｔを算出し、分割線２２５の位置を更新する。これにより、歩行者は、歩行動作中の各タイミングにおいて、重心位置の偏りを知ることができ、適宜、歩行動作を矯正することができる。
【０１５２】
図２１（ｂ）は、接地時間を表示するための制御プログラムが実行されたときの表示画面を示す図である。
【０１５３】
ＣＰＵ１１２は、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力されるデジタル信号に基づき、歩行一
周期Ｔを検出する。また、ＣＰＵ１１２は、右脚接地時間ＴＲおよび左脚接地時間ＴＬを検出する（図１参照）。さらに、ＣＰＵ１１２は、検出した歩行一周期Ｔと右脚接地時間ＴＲおよび左脚接地時間ＴＬとに基づいて、割合ＴＲ／ＴおよびＴＬ／Ｔを算出し、算出した割合ＴＲ／ＴおよびＴＬ／Ｔを、画像表示装置２２０の表示面２２０ｂに表示させる。
【０１５４】
図２１（ｂ）に示されるように、表示面２２０ｂには、横に並べられた、同じ高さの２本のバー２３０、２３１が表示される。バー２３０および２３１の上辺の位置に、横方向の一点鎖線が表示される。バー２３０および２３１の高さは、歩行一周期Ｔに対応する。各バー２３０、２３１には、バー２３２、２３３がさらに表示される。各バー２３２および２３３の高さは、それぞれ、歩行一周期に対する右脚接地時間ＴＲおよび左脚接地時間ＴＬの割合ＴＲ／ＴおよびＴＬ／Ｔに対応する。さらに、これら割合ＴＲ／ＴおよびＴＬ／Ｔを百分率で表す数字が、各バー２３２および２３３に付記される。
【０１５５】
ＣＰＵ１１２は、歩行動作中、随時、割合ＴＲ／ＴおよびＴＬ／Ｔを算出し、バー２３２、２３３の高さと、これらバー２３２、２３３に付記された数字を更新する。これにより、歩行者は、歩行動作中の各タイミングにおいて、左右の脚の接地時間や接地時間の偏りを知ることができ、適宜、歩行動作を矯正することができる。たとえば、図２１（ｂ）の場合、歩行者は、右脚の接地時間が現在よりも長くなるように、歩行動作を矯正する。
【０１５６】
図２１（ｃ）は、歩幅、歩行率および歩行比を表示するための制御プログラムが実行されたときの表示画面を示す図である。
【０１５７】
ＣＰＵ１１２は、入力回路２１１からのデジタル信号に基づいて算出した歩行速度Ｖと、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力されるデジタル信号に基づいて検出された歩行一周期Ｔ（＝２歩進むのに要する時間）から、Ｖ×Ｔ／２の演算を行い、算出した値Ｖ×Ｔ／２を歩幅として取得する。また、ＣＰＵ１１２は、歩行率＝６０／Ｔを算出し、さらに、歩行比＝歩幅／歩行率を算出する。
【０１５８】
図２１（ｃ）に示されるように、ＣＰＵ１１２は、算出した歩幅、歩行率および歩行比を表す折れ線グラフを、表示面２２０ｂに表示する。グラフの横軸は、時間の経過を表す。図２１（ｃ）において、３本の折れ線２４０、２４１、２４２は、歩幅、歩行率および歩行比の遷移を、それぞれ表す。表示面２２０ｂには、さらに、歩行比の標準値を表す標準歩行比線２４３が表示される。
【０１５９】
ＣＰＵ１１２は、歩行動作中、随時、歩幅、歩効率および歩行比を算出し、表示面２２０ｂに表示される画面を更新する。これにより、歩行者は、現在および過去の歩幅、歩行率および歩行比を、表示面２２０ｂに表示される折れ線２４０、２４１、２４２を通して知ることができ、適宜、歩行動作を矯正することができる。たとえば、図２１（ｃ）の場合、歩行者は、歩幅を大きくするように、または歩行率を小さくするよう、歩行動作を矯正する。
【０１６０】
なお、図２１（ａ）〜（ｃ）で説明された表示内容は、互いに複数組み合わされてもよい。たとえば、図２１（ｄ）に示されるように、図２１（ａ）〜（ｃ）の表示内容が組み合わされて、表示面２２０ｂに表示され得る。図２１（ｄ）において、表示面２２０ｂの左上の部分に、重心位置の偏りを表す画像が表示され、表示面の左下の部分に、左右の脚の接地時間を表す画像が表示される。また、表示面の右側に、歩幅、歩行率および歩行比の遷移を表す折れ線グラフの画像が表示される。
【０１６１】
本応用例に係る歩行状態表示システム２００には、実施例２の歩行信号生成装置１が用
いられている。上述のように、出力端子ＯＵＴ１ＨまたはＯＵＴ１Ｔからの電圧信号は、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期が切り替えられる瞬間と略同時に、すばやく、ＯＮ（略０ボルト）またはＯＦＦ（略Ｖボルト）へ切り替えられる（図１８（ｂ）、（ｃ）参照）。このため、ＣＰＵ１１２は、両脚支持期、左脚遊脚期および右脚遊脚期を、時間精度よく識別でき、結果として、重心位置の偏り、左右の脚の接地時間、歩行率、歩行比等を精度よく算出できる。よって、歩行状態表示システム２００は、時間精度のよい、歩行状態に関する情報を表示面２２０ｂに表示できる。歩行者は、時間精度の高い情報を表示面２２０ｂを通して視認しながら、歩行矯正やリハビリ等を、効果的に実行することができる。
【０１６２】
＜その他＞
以上、本発明に係る実施例およびその応用例について説明したが、本発明は、上記実施例および応用例に何ら制限されるものではない。また、本発明の実施例や応用例も、上記以外に、種々の変更が可能である。
【０１６３】
たとえば、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、装着部２０の足底部に、導電性布からなる電極が装着されたが、たとえば、導電性布のかわりに導電テープが、電極として、装着部２０の靴下部（２７、２８）に張り付けられてもよい。あるいは、靴下部の足底部が、導電糸により製作され、この足底部が電極として用いられてもよい。これらの場合、検出回路部１０と電極とを接続する配線は、導電性接着材等により、導電テープまたは導電糸により製作された靴下部の足底部に接着される。
【０１６４】
また、装着部２０の電極（２１、２２、２１Ｈ、２２Ｔ、２２Ｈ、２２Ｔ）と、配線（２３、２４、２３Ｈ、２３Ｔ、２４Ｈ、２４Ｔ）とは、電気的に接続されればよく、両者の接続のために導電性接着剤が用いられなくてもよい。たとえば、導電テープを用いて、配線が電極へ張り付けられてもよい。または、半田等により、配線が電極に固定されてもよい。
【０１６５】
また、装着部２０の電極および導電性シート３３は、導電性を有していればよく、金属、合金、導電性樹脂、導電ゴム等、いかなる導電性素材を用いて製作されてもよい。なお、上記実施例１〜３および応用例１〜２で利用される導電性素材は、少なくとも導電性を持っていれば良いが、本発明は、この特性とともに他の特性をも導電性素材が持つことを排除するものではない。ただし、導電性素材は、なるべく抵抗値が小さい方が好ましく、上記実施例のような電極および導電性シート３３を構成した場合に、検出回路部１０側の抵抗器よりも顕著に抵抗値が小さくなるような素材とされる必要がある。
【０１６６】
また、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、装着部２０の左右の各装着部２０Ａ、２０Ｂには、足底部に１つまたは２つの電極がそれぞれ配されたが、足底部に配された電極の形状および配置位置は、上記実施例１〜３および応用例１〜２で説明されたものに限られる必要はなく、目的に応じて適宜変更可能である。
【０１６７】
たとえば、図２２のように、各装着部２０Ａ、２０Ｂ足底部に、左右に分割された電極が２枚ずつ配される構成がとられてもよい。電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂには、左右それぞれの踵部の接着領域２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂにおいて、配線２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが、それぞれ接続される。電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、それぞれ、踵部分から踵に沿って立ち上がるように湾曲し、また、足尖部分から足尖に沿って立ち上がるように湾曲している。
【０１６８】
この構成により、右脚が接地する間、常に、電極２１ａ、２１ｂが、ともに導電性シート３３へ接触し、電極２１ａと２１ｂとは、導電性シート３３を介して電気的に接続され
る。同様に、左脚が接地する間、常に、電極２２ａ、２２ｂが、ともに導電性シート３３へ接触し、電極２２ａと２２ｂとは、導電性シート３３を介して電気的に接続される。
【０１６９】
図２２の構成の場合、図２３の回路構成が取られ得る。電極２１ａ、２２ａと電源１３との間に、抵抗器１４、１５が、それぞれ直列に接続される。出力端子部１２は、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からなる。図２３の通り、出力端子ＯＵＴ１は、抵抗器１４と電極２１ａ間へ接続される。出力端子ＯＵＴ２は、抵抗器１５と電極２２ａ間へ接続される。電極２１ｂ、２２ｂは、グランド端子ＧＮＤへ接続される。
【０１７０】
図２４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１の歩行動作がされたときの出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からの出力の変化を示すタイミングチャートである。出力端子ＯＵＴ１からの出力は、右脚遊脚期においてＯＮであり、その他の期間においてＯＦＦである。出力端子ＯＵＴ２からの出力は、左脚遊脚期においてＯＮであり、その他の期間においてＯＦＦである。出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からの出力が共にＯＦＦである期間は、両脚支持期である。
【０１７１】
また、図２５のように、左右の足底部に、それぞれ４つずつの電極が配されてもよい。この場合、図２６のように、踵の２つの電極と、足尖の２つの電極に、それぞれ、図２３と同様の抵抗器１４Ｈ、１４Ｔ、１５Ｈ、１５Ｔと、出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４と、入力端子ＩＮ１ａ〜ＩＮ１ｄ、ＩＮ２ａ〜ＩＮ２ｄとからなる回路が適用される。各出力端子からの出力により、各脚の踵の接地期間と足尖の接地期間を個別に検出することができる。
【０１７２】
また、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、出力端子部１２の電位とグランド電位との間の電位差が検出信号として用いられたが、他の方法によって検出信号が取得されても良い。たとえば、図４の回路構成において、図２７のように、出力端子ＯＵＴ１´と出力端子ＯＵＴ１との間の電位差が検出信号とされてもよい。この場合、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ１´の間の電位差は、両脚支持期においてＯＮ（略Ｖボルト）であり、遊脚期においてＯＦＦ（略０ボルト）である。他の実施例２、３においても、同様の変更が可能である。検出信号は、抵抗器に電流が流れることにより生じる電圧降下によって変化するものであれば良い。
【０１７３】
また、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、抵抗器は、電源１３と足底部に配された電極との間に、接続されたが、たとえば図２８のように、電極と、グランド端子ＧＮＤとの間に接続されてもよい。図２８の回路構成は、図４の回路構成に対し、抵抗器１４が、電源１３と電極２１との間から、グランド端子ＧＮＤと電極２２との間へ移動され、出力端子ＯＵＴ１が、移動された抵抗器１４と電極２２との間へ接続されたものである。この回路構成によると、出力端子ＯＵＴ１からの出力（グランド端子ＧＮＤに対する電位差）は、両脚支持期においてＯＮ（略Ｖボルト）であり、遊脚期においてＯＦＦ（略０ボルト）である。出力端子の接続位置は、抵抗器の位置変更に応じて適宜変更可能である。
【０１７４】
また、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、出力端子部１２の一つの出力端子から出力される電圧は、ＯＮ（Ｖボルト）およびＯＦＦ（０ボルト）の２値をとった。しかしながら、一つの出力端子から出力される電圧が、３値以上の出力をとってもよい。
【０１７５】
この場合、たとえば、図１０の回路は、図２９の回路に変更され得る。図２９の回路構成では、図１０の回路構成に対し、抵抗器の数と位置および出力端子の数と位置が変更されている。
【０１７６】
図２９において、抵抗器１４Ｈおよび１５Ｈは、グランド端子ＧＮＤと電極２１Ｈおよ
び２２Ｈの間に、それぞれ配される。さらに、電源１３の正極側に、抵抗器１６が、さらに接続される。出力端子部１２は、２つの出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２からなり、図２９に示されるように、抵抗器１６の両端へ接続される。出力端子ＯＵＴ１は、抵抗器１６と電源１３との間に接続される。出力端子ＯＵＴ２は、抵抗器１６と抵抗器１４Ｔおよび１５Ｔとの間に接続される。
【０１７７】
図３０は、図１の歩行動作がなされたときの、図２９の出力端子１２からの出力の変化を模式的に示すタイミングチャートである。図３０には、出力端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２の電位差が検出信号として示されている。なお、図３０では、例として、電源１３の電圧は１２ボルトとされ、抵抗器１４Ｈ、１４Ｔ、１５Ｈ、１５Ｔ、１６の抵抗値は、それぞれ、１ｋΩ、２ｋΩ、２ｋΩ、１ｋΩ、１ｋΩとされる。
【０１７８】
この場合、両脚支持期は、検出信号がゼロから立ち上がったタイミングから最初に立ち下がるまでの期間として識別される。また、各期間の波形の高さによって、その両脚支持期が両脚支持期（Ｉ）および両脚支持期（ＩＩ）の何れであるかが識別される。たとえば、両脚支持期（Ｉ）と両脚支持期（ＩＩ）は、出力が０ボルトである状態（Ｔ４〜Ｔ５、Ｔ９〜Ｔ１０）から立ち上がった直後の電圧が３．２ボルトを超えたか否かにより識別される。検出信号が３値以上をとる場合の回路構成は、図２９の以外にも、適宜、設計され得る。
【０１７９】
また、上記実施例１〜３および応用例１〜２では、ソックス状の装着部２０が用いられたが、装着部２０が歩行者の脚に装着されたときに足底部に導電性の電極が配置されればよく、たとえば、靴状の装着部が用いられても良い。靴状の装着部２０が用いられる場合においても、電極は、導電性を有していればよく、導電ゴム等、いかなる導電性の素材からも製作されてよい。また、装着部２０は、靴下状、靴状の装着部の他、スリッパ状、草履状、長靴状等、いかなる形状へも変更可能である。また、足底部の電極は、歩行者の足底部へ直接配されてもよい。
【０１８０】
上記実施例１〜３および応用例１〜２では、導電性を有する床面として、トレッドミル３０に配された導電性シート３３が用いられたが、歩行者が歩行する床面は、導電性を有していればよく、導電性シート３３に限られる必要はない。たとえば、トレッドミル３０の帯状床面３２が導電ゴムで製作され、導電性シート３３のかわりに帯状床面３２が利用されてよい。また、トレッドミル３０以外の、可動性を有する床面が、歩行動作の検出のために用いられてもよい。
【０１８１】
また、歩行者が歩行する床面は、可動でなくてもよく、たとえば、室内の床や廊下、地面等に導電性シートが敷かれ、その上を、足に装着部２０を装着した歩行者が歩行するような形態であっても良い。このように導電性シートが床面に敷かれる場合、導電性シートと床面とは適切に電気的に絶縁されることが好ましい。実施例３の場合には、このように床面に敷かれた導電性シートは、適宜、グランド接続が行われる。
【０１８２】
また、室内の床や廊下の一部が、予め、金属、合金、導電性樹脂、導電ゴム等、導電性を有する素材により構成されていても良い。この場合、導電性の素材は、網目状に床面に配置されても良い。また、導電性の床面は、必ずしも平坦である必要はなく、目的に応じて、湾曲、段差等があってもよい。
【０１８３】
上記実施例１〜３および応用例１〜２では、電源１３が検出回路部１０へ配されたが、電源１３は、検出回路部１０へ配されなくともよく、検出回路部１０に外部から電源を入力するための端子が、設けられてもよい。また、電極へ印加される電圧は、直流に限らず交流であってもよい。この場合、検出回路部１０の出力端子部１２からは、所定の振幅の
交流電圧が出力される。出力される交流電圧の振幅により、歩行の歩行周期が識別できる。
【０１８４】
また、上記応用例２では、画像表示装置２２０に表示される画像が、回路ボックス２１０で生成され、また、歩行周期の検出や、重心位置の偏り、左右の脚の接地時間、歩行率、歩行比等の変数もまた、回路ボックス２１０内のＣＰＵ１１２が算出したが、これらの処理の一部または全てが、回路ボックス２１０の外部で実行されてもよい。また、画像表示装置２２０は、トレッドミル３０上の歩行者から離れた位置にあっても良く、たとえば、歩行者の歩行を矯正する指導員が所持する携帯端末等に、歩行者の歩行状況に関する情報が表示されても良い。さらに、信号の通信は、有線の他、無線により行われてもよい。
【０１８５】
また、上記実施例３では、導電性シート３３のグランド接続の手段として、端子３４が用いられたが、導電性シート３３を接地するための手段は、これに限られるものではない。たとえば、導電性シート３３に接触して回転する導電性のローラを配置し、このローラを介して、導電性シート３３を接地しても良い。
【０１８６】
また、歩行信号生成装置の回路構成は、実施例１〜３および応用例１〜２で説明された回路構成に限られる必要はない。たとえば、抵抗器は、電極に電流が流れると当該電流により電圧降下を起こすように配置されていれば良い。また、歩行信号生成装置の応用例も、上記応用例１、２に限られない。たとえば、歩行信号生成装置からの検出信号に基づき、歩行周期に関する情報を記録、分析または表示するようなシステムにも、本発明の歩行信号生成装置を適用可能である。また、美しい歩行動作を身につけるための歩行訓練のために、本発明の歩行信号生成装置が使用されてよい。
【０１８７】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８８】
１  …  歩行信号生成装置
２１、２２、２１Ｈ、２１Ｔ、２２Ｈ、２２Ｔ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  …  電極
３３  …  導電性シート（床面）
１４、１５、１４Ｈ、１４Ｔ、１５Ｈ、１５Ｔ、１６  …  抵抗器（電気抵抗部）
ＯＵＴ１、ＯＵＴ１´、ＯＵＴ２、ＯＵＴ１Ｈ、ＯＵＴ１Ｔ、ＯＵＴ２Ｈ、ＯＵＴ２Ｔ
…  出力端子（出力部）
１３  …  電源（電位印加部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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