(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサを用いて得られた人の移動運動中における加速度を表すデータに基づいて、各時刻における加速度を表す加速度波形を生成する加速度波形生成手段と、
前記加速度波形に基づいて、各時刻における速度を表す速度波形を生成する速度波形生成手段と、
前記速度波形に基づいて、各時刻における位置を表す位置波形を生成する位置波形生成手段であって、速度波形を時間積分することにより位置波形を求める第１の処理と、位置波形から、該位置波形に対して移動平均処理を実行することにより得られる成分を除去する第２の処理とを含む第１の複数の処理を実行することにより、前記成分が除去された位置波形を生成する位置波形生成手段と、
を有し、
前記速度波形生成手段は、
前記位置波形生成手段により生成された位置波形を時間微分することにより、速度波形を生成する手段を有する、
移動運動解析装置。
【請求項２】
前記速度波形生成手段は、
前記加速度波形を時間積分することにより速度波形を求める第３の処理と、速度波形から、時間とともに線形的に変化する線形成分を除去する第４の処理とを含む第２の複数の処理を実行することにより、線形成分が除去された速度波形を生成する、請求項１に記載の移動運動解析装置。
【請求項３】
前記第２の複数の処理は、
前記第３の処理と前記第４の処理との間に、又は第４の処理の後に、速度波形から低周波成分を除去する第５の処理を含む、請求項２に記載の移動運動解析装置。
【請求項４】
前記速度波形生成手段は、
前記加速度波形を時間積分することにより速度波形を求める第３の処理と、速度波形から低周波成分を除去する第５の処理を含む、請求項１に記載の移動運動解析装置。
【請求項５】
前記第１の複数の処理は、
前記第１の処理と前記第２の処理との間に、位置波形から、時間とともに線形的に変化する線形成分を除去する第６の処理を含む、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
【請求項６】
前記第１の複数の処理は、
前記第１の処理と前記第６の処理との間に、又は前記第６の処理と前記第２の処理との間に、位置波形から低周波成分を除去する第７の処理を含む、請求項５に記載の移動運動解析装置。
【請求項７】
前記第１の複数の処理は、
前記第１の処理と前記第２の処理との間に、位置波形から低周波成分を除去する第７の処理を含む、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
【請求項８】
前記加速度波形生成手段は、
前記加速度データに基づいて求められた加速度波形から低周波成分を除去する第８の処理を実行することにより、低周波成分が除去された加速度波形を生成する、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
【請求項９】
前記加速度波形生成手段は、
第１の方向の加速度を表す第１の加速度波形、第２の方向の加速度を表す第２の加速度波形、および第３の方向の加速度を表す第３の加速度波形を生成し、
前記速度波形生成手段は、
前記第１の加速度波形、前記第２の加速度波形、および前記第３の加速度波形に基づいて、前記第１の方向の速度を表す第１の速度波形、前記第２の方向の速度を表す第２の速度波形、および前記第３の方向の速度を表す第３の速度波形を生成し、
前記位置波形生成手段は、
前記第１の速度波形、前記第２の速度波形、および前記第３の速度波形の各々に対して、前記第１の複数の処理を実行することにより、前記第１の方向の位置を表す第１の位置波形、前記第２の方向の位置を表す第２の位置波形、および前記第３の方向の位置を表す第３の位置波形をそれぞれ生成する、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
【請求項１０】
前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第３の方向は、それぞれ、人の上下方向、人の左右方向、および人の前後方向である、請求項９に記載の移動運動解析装置。
【請求項１１】
前記移動平均処理では、移動平均を実行するためのウィンドウ幅が、前記人の移動運動の一歩周期又は二歩周期に相当する時間幅に設定される、請求項１０に記載の移動運動解析装置。
【請求項１２】
前記一歩周期又は二歩周期に相当する時間幅は、前記加速度データに基づく人の上下方向の加速度と前後方向の加速度との線形結合の時間変化を表す波形の周期に基づいて決定される時間幅である、請求項１１に記載の移動運動解析装置。
【請求項１３】
前記加速度センサと、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の移動運動解析装置とを備えた移動運動解析システム。
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の移動運動解析装置として機能させるためのプログラム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサ（sensor）を用いて人の歩行などの移動運動を評価するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療施設や介護施設等において、歩行障害を持つ患者に対するリハビリテーション（rehabilitation）が行われている。
【０００３】
このリハビリテーションでは、一般的に、患者に適した歩行訓練プログラム（program）を作成したり、患者の回復レベル（level）を把握したりするために、理学療法士などの指導員が、患者の歩行運動を繰り返し評価する。
【０００４】
また、近年においては、加速度センサを用いて人の歩行などの移動運動中に生じる加速度を測定し、その測定結果に基づいて移動運動を定量的かつ客観的に評価する試みが成されている（例えば、特許文献１，要約等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動運動を定量的かつ客観的に評価する指標として、加速度の時間変化を表す加速度波形がある。しかし、加速度波形では、人の歩行運動の特性が理解しにくい場合もある。そこで、加速度波形に基づいて、歩行時の人の速度情報を表す速度波形や、歩行時の人の位置情報を表す位置波形を求め、加速度波形の他に、速度波形や位置波形を用いて、移動運動を評価することが考えらえる。しかし、加速度波形には、歩行評価をする上で重要な成分だけでなく、様々なノイズも含まれている。したがって、加速度波形に基づいて、速度波形や位置波形を求めた場合、速度波形や位置波形にもノイズが含まれてしまうという問題がある。
【０００７】
このような理由から、ノイズが十分に除去された速度波形および位置波形を生成する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、加速度センサを用いて得られた人の移動運動中における加速度を表すデータに基づいて、各時刻における加速度を表す加速度波形を生成する加速度波形生成手段と、
前記加速度波形に基づいて、各時刻における速度を表す速度波形を生成する速度波形生成手段と、
前記速度波形に基づいて、各時刻における位置を表す位置波形を生成する位置波形生成手段であって、速度波形を時間積分することにより位置波形を求める第１の処理と、位置波形から、該位置波形に対して移動平均処理を実行することにより得られる成分を除去する第２の処理とを含む第１の複数の処理を実行することにより、前記成分が除去された位置波形を生成する位置波形生成手段と、
を有する移動運動解析装置である。
【０００９】
本発明の第２の観点は、加速度センサを用いて得られた人の移動運動中における加速度を表すデータに基づいて、各時刻における加速度を表す加速度波形を生成する加速度波形生成手段と、
前記加速度波形に基づいて、各時刻における速度を表す速度波形を生成する速度波形生成手段であって、前記加速度波形を時間積分することにより速度波形を求める第１の処理と、速度波形から、該速度波形に対して移動平均処理を実行することにより得られる成分を除去する第２の処理とを含む複数の処理を実行することにより、前記成分が除去された速度波形を生成する速度波形生成手段と、
を有する移動運動解析装置である。
【００１０】
本発明の第３の観点は、上記加速度センサと、第１の観点又は第２の観点の移動運動解析装置とを備えた移動運動解析システムである。
【００１１】
本発明の第４の観点は、コンピュータを、第１の観点又は第２の観点の移動運動解析装置として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
位置波形（又は速度波形）から、該位置波形（又は速度波形）に対して移動平均処理を実行することにより得られる成分が除去される。したがって、人の歩行評価をする上で重要な成分は十分に保持しつつ、ノイズができるだけ除去された位置波形（又は速度波形）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】歩行解析システム（system）１の構成を概略的に示す図である。
【図２】加速度センサモジュール２及び歩行解析装置３のハードウェア（hardware）の構成を示す図である。
【図３】加速度センサモジュール２及び歩行解析装置３の機能的な構成を示す機能ブロック（block）図である。
【図４】速度波形生成部３０７および位置波形生成部３０８の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【図５】歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー図である。
【図６】サンプル加速度データに基づいて生成された加速度波形を示す図である。
【図７】ステップＳ４のフローを示す図である。
【図８】上下方向加速度波形Ｗｘを時間積分することにより得られた上下方向速度波形Ｖｘ１を示す図である。
【図９】左右方向加速度波形Ｗｙを時間積分することにより得られた左右方向速度波形Ｖｙ１を示す図である。
【図１０】前後方向加速度波形Ｗｚを時間積分することにより得られた前後方向速度波形Ｖｚ１を示す図である。
【図１１】左右方向速度波形Ｖｙ１と左右方向速度波形Ｖｙ２とを示す図である。
【図１２】左右方向速度波形Ｖｙ２から低周波成分を除去することにより得られた左右方向速度波形Ｖｙ３を示す図である。
【図１３】上下方向速度波形Ｖｚ３および前後方向速度波形Ｖｚ３を示す図である。
【図１４】ステップＳ５のフローを示す図である。
【図１５】上下方向速度波形Ｖｘ３を時間積分することにより得られた上下方向位置波形Ｐｘ１を示す図である。
【図１６】左右方向速度波形Ｖｙ３を時間積分することにより得られた左右方向位置波形Ｐｙ１を示す図である。
【図１７】前後方向速度波形Ｖｚ３を時間積分することにより得られた前後方向位置波形Ｐｚ１を示す図である。
【図１８】サンプル加速度データに基づいて生成された歩行同期波形ＷＢを概略的に示す図である。
【図１９】ステップＳ５４の説明図である。
【図２０】移動平均処理を用いて得られた上下方向位置波形Ｐｘ２を示す図である。
【図２１】移動平均処理を用いて得られた左右方向位置波形Ｐｙ２を示す図である。
【図２２】二歩周期Ｔ’を示す図である。
【図２３】第２の形態における速度波形生成部３０７の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【図２４】第２の形態の歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー図である。
【図２５】ステップＳ４のフローを示す図である。
【図２６】第３の形態における速度波形生成部３０７の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【図２７】第３の形態の歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
【００１５】
図１は、歩行解析システム（system）１の構成を概略的に示す図である。なお、歩行解析システム１は、発明における移動運動解析システムの一例である。
【００１６】
歩行解析システム１は、図１に示すように、加速度センサモジュール（sensor module）２と、歩行解析装置３とを有している。加速度センサモジュール２は、患者１０の背面の腰部中央等に、粘着パッド（pad）やバンド（band）等により装着される。歩行解析装置３は、操作者１１が携帯したり操作したりして使用される。なお、歩行解析装置３は、発明における移動運動解析装置の一例である。
【００１７】
図２は、加速度センサモジュール２及び歩行解析装置３のハードウェア（hardware）の構成を示す図である。
【００１８】
図２に示すように、加速度センサモジュール２は、プロセッサ（processor）２１と、加速度センサ２２と、メモリ（memory）２３と、通信Ｉ／Ｆ（interface）２４と、バッテリ（battery）２５とを有している。歩行解析装置３は、例えば、スマートフォン（smart phone）、タブレット型コンピュータ（tablet computer）、ノートパソコン（note PC）などのコンピュータ端末であり、プロセッサ３１と、ディスプレイ（display）３２と、操作部３３と、メモリ３４と、通信Ｉ／Ｆ３５と、バッテリ３６とを有している。なお、プロセッサ２１及びプロセッサ３１は、それぞれ、単一のプロセッサに限定されず、複数のプロセッサである場合も考えられる。
【００１９】
図３は、加速度センサモジュール２及び歩行解析装置３の機能的な構成を示す機能ブロック（block）図である。
【００２０】
加速度センサモジュール２は、図３に示すように、加速度センサ部２０１と、サンプリング（sampling）部２０２と、送信部２０３とを有している。なお、サンプリング部２０２及び送信部２０３は、プロセッサ２１（図２参照）がメモリ２３に記憶されている所定のプログラム（program）を読み出して実行することにより実現される。
【００２１】
加速度センサ部２０１は、センサ本体を基準とした３次元直交座標系におけるｘ，ｙ，ｚの各軸方向の加速度に応じたアナログ（analog）信号をほぼリアルタイム（real time）に出力する。
【００２２】
サンプリング部２０２は、そのアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル（digital）の加速度データに変換する。サンプリング周波数は、例えば１２８Ｈｚである。サンプリング部２０２は、例えば、１ｇ（重力加速度）＝９．８ｍ／ｓ2＝加速度データ値１２８となるスケール（scale）で、加速度データを出力する。
【００２３】
送信部２０３は、サンプリングされた各時刻における加速度を表す加速度データをほぼリアルタイムにて無線で送信する。
【００２４】
なお、本例では、加速度センサモジュール２は、センサ本体のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向が、それぞれ、患者１０のＳＩ（Superior-Inferior）方向、ＲＬ（Right-Left）方向、およびＡＰ（Anterior-Posterior）方向と一致するように取り付けられる。
【００２５】
歩行解析装置３は、図３に示すように、操作部３０１と、ディスプレイ部３０２と、患者情報受付部３０３と、受信部３０４と、加速度データ取得制御部３０５と、加速度波形生成部３０６と、速度波形生成部３０７と、位置波形生成部３０８と、歩行同期波形生成部３０９と、周期特定部３１０と、表示制御部３１１と、記憶部３１２とを有している。患者情報受付部３０３、加速度データ取得制御部３０５、加速度波形生成部３０６、速度波形生成部３０７、位置波形生成部３０８、歩行同期波形生成部３０９、周期特定部３１０、及び表示制御部３１１は、プロセッサ３１（図２参照）がメモリ３４に記憶されている所定のプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２６】
操作部３０１は、操作者１１の操作を受け付ける。操作部３０１は、例えば、タッチパネル（touch panel）、タッチパッド（touch pad）、キーボード（keyboard）、マウス（mouse）などにより構成されている。なお、操作者１１は、例えば、医師や理学療法士などの指導員である。
【００２７】
ディスプレイ部３０２は、画像を表示する。ディスプレイ部３０２は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネルなどにより構成されている。
【００２８】
患者情報受付部３０３は、患者情報の入力を受け付け、入力された患者情報を記憶部３１２に記憶させる。
【００２９】
受信部３０４は、加速度センサモジュール２の送信部２０３から送信された加速度データを無線で受信する。なお、送信部２０３と受信部３０４との無線通信には、例えば、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の規格を用いることができる。
【００３０】
加速度データ取得制御部３０５は、操作者１１による操作に基づいて加速度データを取得するよう受信部３０４及び記憶部３１２を制御する。
【００３１】
加速度波形生成部３０６は、取得された加速度データに基づいて、各時刻における加速度を表す加速度波形を生成する。具体的には、加速度波形生成部３０６は、データ取得期間の各サンプリング時刻における患者１０の上下方向、左右方向、および前後方向の加速度ａx，ａy，ａzをそれぞれ算出する。本例では、これらの加速度ａx，ａy，ａzは、重力加速度ｇの成分を除去して、患者１０の純粋な運動により生じた加速度として算出することを想定する。ただし、より簡便に、重力加速度ｇの成分を含む形で特定してもよい。また、上下方向、左右方向、および前後方向は、それぞれ、鉛直方向、水平左右方向、および水平進行方向を想定する。ただし、より簡便に、加速度センサモジュール２のセンサ本体を基準としたｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向としてもよい。なお、ここでは、加速度の正負は、上下方向では上側寄り、左右方向では右側寄り、および前後方向では前側寄りをそれぞれ正とする。そして、加速度波形生成部３０６は、算出された各方向の各サンプリング時刻における加速度ａx，ａy，ａzに基づいて、上下方向の加速度ａxの時間変化（各時刻における上下方向の加速度ａx）を表す上下方向加速度波形Ｗx、左右方向の加速度ａyの時間変化（各時刻における左右方向の加速度ａｙ）を表す左右方向加速度波形Ｗy、前後方向の加速度ａzの時間変化（各時刻における前後方向の加速度ａｚ）を表す前後方向加速度波形Ｗzをそれぞれ生成する。
【００３２】
速度波形生成部３０７は、上下方向加速度波形Ｗx、左右方向加速度波形Ｗy、前後方向加速度波形Ｗzに基づいて、上下方向の速度の時間変化（各時刻における上下方向の速度）を表す上下方向速度波形、左右方向の速度の時間変化（各時刻における左右方向の速度）を表す左右方向速度波形、前後方向の速度の時間変化（各時刻における前後方向の速度）を表す前後方向速度波形をそれぞれ生成する。速度波形生成部３０７の詳細については後述する。
【００３３】
位置波形生成部３０８は、上下方向速度波形、左右方向速度波形、前後方向速度波形に基づいて、上下方向の位置の時間変化（各時刻における上下方向の位置）を表す上下方向位置波形、左右方向の位置の時間変化（各時刻における左右方向の位置）を表す左右方向位置波形、前後方向の位置の時間変化（各時刻における前後方向の位置）を表す前後方向位置波形をそれぞれ生成する。位置波形生成部３０８の詳細については後述する。
【００３４】
歩行同期波形生成部３０９は、後述する一歩周期又は二歩周期を特定するために使用される歩行同期波形を生成する。歩行同期波形の生成方法については後述する。
【００３５】
周期特定部３１０は、歩行同期波形生成部３０９により生成された歩行同期波形に基づいて、後述する一歩周期又は二歩周期を特定する。
【００３６】
表示制御部３１１は、ディスプレイ部３０２の画面に、位置波形や種々の画像情報などを表示するようディスプレイ部３０２を制御する。
【００３７】
記憶部３１２は、入力された患者情報、取得された加速度データ、加速度データの解析結果などを記憶する。なお、これらの情報は、必要に応じて、歩行解析装置３に接続されたデータベース（database）４１に転送されたり、外付けのＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカード（memory card）などの媒体や、インターネット（internet）を介して接続された外部の媒体などを含む記憶媒体４２に保存されたりする。
次に、速度波形生成部３０７および位置波形生成部３０８の詳細について説明する。
【００３８】
図４は、速度波形生成部３０７および位置波形生成部３０８の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００３９】
先ず、速度波形生成部３０７について説明する。
速度波形生成部３０７は、上記の機能を実現させるため、図４に示すように、積分部５１と、線形成分フィルタ部５２と、ハイパスフィルタ部５３とを有している。
【００４０】
積分部５１は、加速度波形生成部３０６により生成された加速度波形を時間積分し、速度波形を生成する。
線形成分フィルタ部５２は、積分部５１により得られた速度波形から、時間とともに増加する線形成分を除去する。
ハイパスフィルタ部５３は、線形成分が除去された速度波形から低周波成分を除去する。
【００４１】
次に、位置波形生成部３０８について説明する。
位置波形生成部３０８は、上記の機能を実現させるため、図４に示すように、積分部６１と、ローパスフィルタ部６２と、減算部６３とを有している。
【００４２】
積分部６１は、速度波形生成部３０７により生成された速度波形を時間積分し、位置波形を生成する。
ローパスフィルタ部６２は、積分部６１により得られた位置波形に対して移動平均処理を実行し、位置波形に含まれている低周波成分を求める。
減算部６３は、積分部６１により得られた位置波形から、ローパスフィルタ部６２により得られた低周波成分を減算する。
【００４３】
速度波形生成部３０７および位置波形生成部３０８は、上記のように構成されている。
次に、歩行解析システム１における処理の流れについて説明する。
【００４４】
図５は、歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー（flow）図である。
ステップ（step）Ｓ１では、操作者１１が、歩行解析装置３の操作部を操作して、患者１０の患者情報を入力する。患者情報が入力されると、患者情報受付部３０３が、患者情報の入力を受け付ける。受け付けられた患者情報は記憶部３１２に記憶される。患者情報には、例えば、患者のＩＤ番号、氏名、年齢、性別、生年月日などが含まれる。なお、後述する患者１０の加速度データなどは、この患者情報と対応付けて記憶部３１２に記憶される。
【００４５】
ステップＳ２では、加速度データ取得制御部３０５が、受信部３０４及び記憶部３１２を制御して、患者１０の各時刻ｔiにおける加速度データを取得する。ここでは、まず、操作者１１が、患者１０の腰部に加速度センサモジュール２を取り付ける。そして、操作者１１は、歩行解析装置３の操作部３３により、加速度データの取得開始操作を行う。加速度データ取得制御部３０５は、この操作に応答して、受信部３０４に加速度データの受信を開始させ、記憶部３１２にその受信された加速度データの記憶を開始させる。次に、患者１０に、自身の標準的な歩行速度でしばらく歩行してもらう。歩行は、通常、距離にして５ｍ〜２０ｍ程度である。加速度センサモジュール２のサンプリング部２０２は、加速度センサ部２０１の出力に基づいて、患者１０の歩行中におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度Ａx，Ａy，Ａzをサンプリングして計測する。加速度センサモジュール２の送信部２０３は、計測された加速度を表す加速度データをほぼリアルタイムで送信する。この間、受信部３０４は、送信部２０３から送信された加速度データを順次受信し、記憶部３１２は、その受信された加速度データを記憶する。患者１０の歩行が終了したら、操作者１１は、操作部３３により加速度データの取得終了操作を行う。加速度データ取得制御部３０５は、この操作に応答して、受信部３０４に加速度データの受信を終了させる。これにより、加速度データの取得開始操作が成されてから取得終了操作が成されるまでの期間が実質的に加速度データ取得期間となり、この期間の各サンプリング時刻における各方向の加速度データが取得される。加速度データを取得した後、ステップＳ３に進む。
【００４６】
ステップＳ３では、先ず、加速度波形生成部３０６が、取得された加速度データを記憶部３１２から読み出し、当該加速度データに基づいて、加速度データ取得期間の各サンプリング時刻における患者１０の上下方向、左右方向、および前後方向の加速度ａx，ａy，ａzを算出あるいは特定する。なお、ここでは、加速度データが表す加速度から重力加速度ｇの成分を除去する処理を含む所定のアルゴリズム（algorithm）を用いて、各サンプリング時刻及び各方向の加速度を算出する。
【００４７】
次に、加速度波形生成部３０６は、算出された患者１０の各サンプリング時刻における加速度ａx、ａy、及びａzに基づいて、上下方向加速度波形Ｗｘ、左右方向加速度波形Ｗｙ、および前後方向加速度波形Ｗｚをそれぞれ生成する。本例では、加速度波形生成部３０６は、各方向ごとに、加速度データの取得開始時点からの経過時間（時刻）と加速度とを２軸とした２次元座標系Ｋにおいて、各時刻ｔiでの加速度ａ(i)に対応するデータ点[ａ(i), ｔi]をそれぞれプロットすることにより加速度波形を生成する。加速度波形は、必要に応じて、平滑化処理やスムージング処理を行って滑らかな曲線にする。
【００４８】
図６は、加速度データに基づいて生成された加速度波形を示す図である。
図６（ａ）は上下方向加速度波形Ｗｘを示す図、図６（ｂ）は左右方向加速度波形Ｗｙを示す図、図６（ｃ）は、前後方向加速度波形Ｗｚを示す図である。
【００４９】
横軸は、加速度データ取得開始から経過した時間ｔ（秒）であり、縦軸は、加速度データ値ａx，ａy，ａz（重力加速度ｇ／１２８）である。この加速度データは、約１０秒間に渡って取得されたものである。
加速度波形を求めた後、ステップＳ４に進む。
【００５０】
ステップＳ４では、速度波形生成部３０７（図３参照）が、加速度波形に基づいて、速度の時間変化を表す速度波形を生成する。以下、ステップＳ４について説明する。
【００５１】
図７は、ステップＳ４のフローを示す図である。
ステップＳ４１では、積分部５１（図４参照）が、上下方向加速度波形Ｗｘ、左右方向加速度波形Ｗｙ、および前後方向加速度波形Ｗｚの各々を時間積分する。ここでは、台形公式を用いた数値積分により、加速度波形を時間積分する。上下方向加速度波形Ｗｘ、左右方向加速度波形Ｗｙ、および前後方向加速度波形Ｗｚを時間積分することにより、上下方向速度波形、左右方向速度波形、および前後方向速度波形をそれぞれ得ることができる。図８〜図１０に、加速度波形を時間積分することにより生成された速度波形を示す。
【００５２】
図８は、上下方向加速度波形Ｗｘを時間積分することにより得られた上下方向速度波形Ｖｘ１を示す図、図９は、左右方向加速度波形Ｗｙを時間積分することにより得られた左右方向速度波形Ｖｙ１を示す図、図１０は、前後方向加速度波形Ｗｚを時間積分することにより得られた前後方向速度波形Ｖｚ１を示す図である。
【００５３】
上記のように、加速度波形を時間積分することにより、速度波形を得ることができる。しかし、加速度波形には、オフセットが加わることが分かっている。したがって、加速度波形を時間積分すると、速度波形に、加速度波形のオフセットに応じた信号成分が含まれる。また、加速度センサから得られるアナログ信号は、デジタルの加速度データに変換されるので、この変換の時に量子化誤差が生じる。したがって、加速度波形を時間積分すると時間方向に積分誤差が蓄積され、速度波形に、積分誤差による信号成分も含まれる。このような理由から、速度波形には、人の歩行運動による実際の速度を表す信号成分の他に、オフセットおよび積分誤差によるノイズも含まれる。そこで、本形態では、上下方向速度波形Ｖｘ１、左右方向速度波形Ｖｙ１、および前後方向速度波形Ｖｚ１の各々から、オフセットおよび積分誤差によるノイズを除去するために、ステップＳ４２に進む。
【００５４】
ステップＳ４２では、線形成分フィルタ部５２（図４参照）が、上下方向速度波形Ｖｘ１、左右方向速度波形Ｖｙ１、および前後方向速度波形Ｖｚ１の各々から、オフセットおよび積分誤差によるノイズを除去する。以下に、オフセットおよび積分誤差によるノイズの除去方法について説明する。尚、上下方向速度波形Ｖｘ１、左右方向速度波形Ｖｙ１、および前後方向速度波形Ｖｚ１のどの波形であっても、ノイズの除去方法は同じである。したがって、以下では、左右方向速度波形Ｖｙ１を取り上げて、ノイズを除去する方法について説明する。
【００５５】
一般的に、オフセットによるノイズと積分誤差によるノイズとの和は、時間とともに線形的に変化する線形成分で表すことができる。そこで、線形成分フィルタ部５２は、左右方向速度波形Ｖｙ１から線形成分を除去するフィルタ処理を実行する。左右方向速度波形Ｖｙ１に含まれている線形成分は、例えば、時間とともに線形的に変化する関数（例えば、一次関数）で近似することができる。したがって、左右方向速度波形Ｖｙ１から線形成分を除去することができる。図１１に、左右方向速度波形Ｖｙ１（線形成分が除去される前）と、左右方向速度波形Ｖｙ１から線形成分を除去することにより得られた左右方向速度波形Ｖｙ２とを示す。２つの波形Ｖｙ１およびＶｙ２を比較すると、左右方向速度波形Ｖｙ２は線形成分が除去されていることがわかる。線形成分を除去した後、ステップＳ４３に進む。
【００５６】
ステップＳ４３では、ハイパスフィルタ部５３（図４参照）が、線形成分が除去された左右方向速度波形Ｖｙ２から、低周波成分を除去するためのフィルタ処理を実行する。以下に、このフィルタ処理を実行する理由について説明する。
【００５７】
第１の形態では、ステップＳ４２において、線形成分除去が行われているので、速度波形に含まれる線形成分を除去することができる。しかし、加速度波形を数値積分すると、周波数ωの逆数に比例した強さで低周波ノイズが増幅されるので、周波数ω＝０の近傍において、線形成分の除去では取りきれないノイズが発生する可能性がある。そこで、本形態では、線形成分が除去された左右方向速度波形Ｖｙ２から、低周波成分を除去するためのフィルタ処理を実行する。ここでは、左右方向速度波形から、カットオフ周波数ωcutoff以下の周波数を除去する。尚、カットオフ周波数ωcutoffの値が小さすぎると低周波ノイズを十分に除去できない可能性が高くなり、一方、カットオフ周波数ωcutoffの値が大きすぎると、低周波ノイズは十分に除去できるが、歩行評価に重要な周波数成分も除去される可能性が高くなる。したがって、カットオフ周波数ωcutoffの値は、低周波ノイズをできるだけ除去するという観点と、歩行評価に重要な周波数成分をできるだけ保持するという観点から決定することが望ましい。カットオフ周波数ωcutoffは、例えば、０．２Ｈｚ〜０．３５Ｈｚの間の値に設定することができる。ハイパスフィルタ部５３は、左右方向速度波形Ｖｙ２から、カットオフ周波数ωcutoff以下の周波数を除去する。図１２に、左右方向速度波形Ｖｙ２から低周波成分を除去することにより得られた左右方向速度波形Ｖｙ３を示す。図１２では、低周波成分除去前の左右方向速度波形Ｖｙ２が破線で示されており、低周波成分除去後の左右方向速度波形Ｖｙ３が実線で示されている。このようにして、左右方向速度波形Ｖｙ１から、線形成分および低周波成分が除去された左右方向速度波形Ｖｙ３を求めることができる。
【００５８】
尚、図１１および図１２では、左右方向速度波形Ｖｙ１から、線形成分および低周波成分が除去された左右方向速度波形Ｖｙ３を求める例が示されている。しかし、速度波形生成部３０７は、左右方向速度波形Ｖｙ１だけでなく、上下方向速度波形Ｖｘ１（図８参照）および前後方向速度波形Ｖｚ１（図１０参照）ついても、線形成分および低周波成分が除去された速度波形を生成する。図１３（ａ）に、上下方向速度波形Ｖｘ１（細線）から線形成分および低周波成分を除去することにより得られた上下方向速度波形Ｖｘ３（太線）を示し、図１３（ｂ）に、前後方向速度波形Ｖｚ１（細線）から線形成分および低周波成分を除去することにより得られた前後方向速度波形Ｖｚ３（太線）を示す。
【００５９】
このようにしてステップＳ４が実行され、線形成分および低周波成分が除去された速度波形（上下方向速度波形Ｖｘ３、左右方向速度波形Ｖｙ３、および前後方向速度波形Ｖｚ３）を得ることができる。ステップＳ４が終了したら、ステップＳ５（図５参照）に進む。
【００６０】
ステップＳ５では、位置波形生成部３０８（図３参照）が、ステップＳ４で求めた速度波形に基づいて、位置の時間変化を表す位置波形を生成する。以下に、位置波形の生成方法について説明する。
【００６１】
図１４は、ステップＳ５のフローを示す図である。
ステップＳ５１では、積分部６１（図４参照）が、上下方向速度波形Ｖｘ３、左右方向速度波形Ｖｙ３、および前後方向速度波形Ｖｚ３の各々を時間積分し、位置波形を求める。図１５〜図１７に、上下方向速度波形Ｖｘ３、左右方向速度波形Ｖｙ３、および前後方向速度波形Ｖｚ３の各々を時間積分することにより得られた位置波形を示す。図１５は、上下方向速度波形Ｖｘ３を時間積分することにより得られた上下方向位置波形Ｐｘ１を示し、図１６は、左右方向速度波形Ｖｙ３を時間積分することにより得られた左右方向位置波形Ｐｙ１を示し、図１７は、前後方向速度波形Ｖｚ３を時間積分することにより得られた前後方向位置波形Ｐｚ１を示す。位置波形を求めた後、ステップＳ５１１に進む。
【００６２】
ステップＳ５１１では、ステップＳ５１にて得られた位置波形に対して、移動平均処理を用いたフィルタ処理を実行する。以下に、移動平均処理を用いたフィルタ処理を実行する理由について説明する。
【００６３】
第１の形態では、位置波形を生成する前に、線形成分除去処理（ステップＳ４２）や低周波成分除去処理（ステップＳ４３）を実行し、ノイズをできるだけ除去している。しかし、歩行中の人の動きは、人によって様々であるので、位置波形に含まれる周波数の分布も人によって異なる。したがって、線形成分除去処理（ステップＳ４２）や低周波成分除去処理（ステップＳ４３）では除去することができないノイズがある。例えば、ステップＳ４３では、ハイパスフィルタ部でカットオフ周波数以下の周波数を除去しているが、カットオフ周波数の値は予め設定されている値であるので、ハイパスフィルタ部では除去しきれないノイズがある。そこで、本形態では、ステップＳ５１１において、位置波形に対して移動平均処理を実行することにより、位置波形の低周波成分を求め、この低周波成分を元の当該位置波形から除去することにより、位置波形から、歩行評価をする上で重要な周波数成分を取り出している。
【００６４】
以下に、ステップＳ５１１について説明する。尚、ステップＳ５１１は、ステップＳ５２、Ｓ５３、およびＳ５４を有しているので、各ステップについて順に説明する。
【００６５】
ステップＳ５２では、歩行同期波形生成部３０９（図３参照）が、歩行同期波形を生成する。歩行同期波形とは、歩行時の一歩一歩の動作に略同期して所定のパターンが繰り返される波形のことである。本出願人の実験結果によれば、このような波形は、上下方向の加速度ａｘと前後方向の加速度ａｚとの線形結合の時間変化によって得られることが確認されている。そこで、ここでは、上下方向加速度波形Ｗｘにおける加速度ａｘと前後方向加速度波形Ｗｚにおける加速度ａｚとに基づいて、次式により値Ｂを求め、その時間変化を表す波形ＷＢを歩行同期波形として生成する。
Ｂ＝ｄｅｎｏｉｓｅ（α・ａy＋β・ａz）  ・・・（１）
【００６６】
ここで、ｄｅｎｏｉｓｅ（）は、ノイズを低減するための関数であり、主に高周波成分を低減する関数である。このような関数としては、ガウシアンフィルタ（Gaussian filter）等に相当する関数を考えることができる。また、α，βは、係数であり、いずれも１〜３程度の値である。
【００６７】
図１８に、上下方向加速度波形Ｗｘおよび前後方向加速度波形Ｗｚに基づいて生成された歩行同期波形ＷＢを概略的に示す。歩行同期波形ＷＢを生成した後、ステップＳ５３に進む。
【００６８】
ステップＳ５３では、周期特定部３１０（図３参照）が、歩行同期波形ＷＢに基づいて、一歩周期Ｔを特定する。一歩周期Ｔとは、一歩の歩行に要する時間であり、一方の足の特定の歩行位相（例えば踵着地やつま先蹴り）から他方の足の同じ歩行位相までの所要時間で表される。図１８に、歩行同期波形ＷＢから求めた一歩周期Ｔの一例を示す。歩行同期波形ＷＢでは、極大値が現れる時刻と次の極大値が現れる時刻との間の時間を、一歩周期Ｔとして求めることができる。したがって、歩行同期波形ＷＢから一方周期Ｔを特定することができる。尚、歩行同期波形ＷＢにおいて、極小値が現れる時刻と、次の極小値が現れる時刻との間の時間を、一歩周期として特定してもよい。一歩周期を特定した後、ステップＳ５４に進む。
【００６９】
ステップＳ５４では、上下方向位置波形Ｐｘ１（図１５参照）、左右方向位置波形Ｐｙ１（図１６参照）、および前後方向位置波形Ｐｚ１（図１７参照）の各々に対して移動平均処理を実行し、各位置波形から、歩行評価をする上で重要な周波数成分を取り出す。尚、どの位置波形であっても、ステップＳ５４で実行される処理は同じである。したがって、以下では、上下方向位置波形Ｐｘ１、左右方向位置波形Ｐｙ１、および前後方向位置波形Ｐｚ１のうち、前後方向位置波形Ｐｚ１を取り上げ、ステップＳ５４で実行される処理について説明する。
【００７０】
図１９は、ステップＳ５４の説明図である。
先ず、ローパスフィルタ部６２（図４参照）が、前後方向位置波形Ｐｚ１に対して、ステップＳ５３で求めた一歩周期Ｔに相当する時間幅をウィンドウ幅として移動平均処理を行い、前後方向位置波形Ｐｚ１の低周波成分を抽出するためのローパスフィルタ処理を実行する。このローパスフィルタ処理により、前後方向位置波形Ｐｚ１の低周波成分を表す低周波波形Ｐｌｏｗが得られる。次に、減算部６３（図４参照）が、前後方向位置波形Ｐｚ１から低周波波形Ｐｌｏｗを減算する。これにより、ノイズが十分に低減された前後方向位置波形Ｐｚ２を求めることができる。
【００７１】
図１９では、前後方向位置波形Ｐｚ１に対してステップＳ５４を実行する例について示されている。しかし、前後方向位置波形Ｐｚ１だけでなく、上下方向位置波形Ｐｘ１（図１５参照）および左右方向位置波形Ｐｙ１（図１６参照）についても、ステップＳ５４を実行する。
【００７２】
図２０は、上下方向位置波形Ｐｘ１（破線）に対してステップＳ５４を実行することにより得られた上下方向位置波形Ｐｘ２（実線）を示し、図２１は、左右方向位置波形Ｐｙ１（破線）に対してステップＳ５４を実行することにより得られた左右方向位置波形Ｐｙ２（実線）を示す。
【００７３】
尚、ステップＳ５３では、一歩周期Ｔを求め、ステップＳ５４では、ウィンドウ幅を一歩周期Ｔに相当する時間幅に設定し、移動平均処理を行っている。しかし、ウィンドウ幅は一歩周期Ｔに相当する時間幅に限定されることはない。例えば、ステップＳ５３において、一歩周期Ｔではなく、二歩周期Ｔ’を求め、ステップＳ５４において、二歩周期Ｔ’に相当する時間幅をウィンドウ幅として移動平均処理を実行してもよい。図２２に、二歩周期Ｔ’を示す。二歩周期Ｔ’とは、二歩の歩行に要する時間であり、一方の足の特定の歩行位相（例えば踵着地やつま先蹴り）から同じ一方の足の同じ歩行位相までの所要時間で表される。二歩周期Ｔ’は、極大値が現れる時刻と、その極大値から数えて２番目の極大値が現れる時刻との間の時間で表すことができる。尚、歩行同期波形ＷＢにおいて、極小値が現れる時刻と、その極小値から数えて２番目の極小値が現れる時刻との間の時間を、二歩周期Ｔ’として特定してもよい。更に、一歩周期Ｔの２倍の値を、二歩周期Ｔ’として求めてもよい。
【００７４】
一般的には、上下方向位置波形および前後方向位置波形に対して移動平均処理を行う場合、一歩周期をウィンドウの時間幅として設定することが望ましい。一方、左右方向位置波形に対して移動平均処理を行う場合、二歩周期をウィンドウの時間幅として設定することが望ましい。図１９および図２０は、ウィンドウ幅を一歩周期Ｔに対応する時間幅に設定することにより得られた前後方向位置波形Ｐｚ２および上下方向位置波形Ｐｘ２をそれぞれ示している。一方、図２１は、ウィンドウ幅を二歩周期Ｔ’に対応する時間幅に設定することにより得られた左右方向位置波形Ｐｙ２を示している。
【００７５】
このようにして、移動平均を用いることにより、ノイズが十分に低減された位置波形を求めることができる。
【００７６】
位置波形を求めた後、ステップＳ６（図５参照）に進み、表示制御部３１１（図３参照）がディスプレイ部３０２を制御し、ディスプレイ部３０２の画面に、上下方向位置波形Ｐｘ２、左右方向位置波形Ｐｙ２、前後方向位置波形Ｐｚ２が表示される。このようにしてフローが終了する。
【００７７】
第１の形態では、速度波形を時間積分することにより位置波形を求めた後、位置波形に対して移動平均処理を実行し、移動平均処理により得られた成分を元の位置波形から減算している。したがって、実際に歩いている人の歩行評価に重要な周波数成分が十分に保持され、ノイズができるだけ除去された位置波形を得ることができる。
【００７８】
第１の形態では、ステップＳ４２において、線形成分が除去されている。したがって、線形成分を除去した後で、移動平均処理が実行されるので、高品質な位置波形を得ることができる。
【００７９】
第１の形態では、ステップＳ４３では、低周波成分が除去される。したがって、数値積分により周波数ω＝０の近傍で増幅される低周波ノイズを除去した後で、移動平均処理が実行されるので、より高品質な位置波形を得ることができる。
【００８０】
尚、第１の形態では、ステップＳ４２において線形成分を除去した後、次のステップＳ４３において低周波成分を除去している。しかし、ステップＳ４２およびＳ４３の順序を交換し、低周波成分を除去した後に、線形成分を除去してもよい。
【００８１】
第１の形態では、速度波形生成部３０７の線形成分フィルタ部５２を用いて、速度波形から線形成分を除去している（図１１参照）。しかし、速度波形生成部３０７に線形成分フィルタ部５２を備えるとともに（又は、速度波形生成部３０７に線形成分フィルタ部５２を備える代わりに）、位置波形生成部３０８に、位置波形から線形成分を除去するための線形成分フィルタ部を備え、位置波形から線形成分を除去した後に、移動平均処理を実行してもよい。また、十分な品質の位置波形を得ることができるのであれば、線形成分の除去は実行しなくてもよい。
【００８２】
第１の形態では、速度波形生成部３０７のハイパスフィルタ部５３を用いて、速度波形から低周波成分を除去している（図１２参照）。しかし、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備えるとともに（又は、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備える代わりに）、位置波形生成部３０８に、位置波形から低周波成分を除去するためのハイパスフィルタ部を備え、位置波形から低周波成分を除去した後に、移動平均処理を実行してもよい。また、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備えるとともに（又は、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備える代わりに）、加速度波形生成部３０６（図３参照）に、加速度波形から低周波成分を除去するためのハイパスフィルタ部を備え、加速度波形から低周波成分を除去してもよい。この場合、ステップＳ４１では、低周波成分が除去された加速度波形が時間積分されることになる。また、十分な品質の位置波形を得ることができるのであれば、ステップＳ４３の低周波成分の除去は実行しなくてもよい。
【００８３】
尚、一歩周期または二歩周期に相当する時間幅は、位置波形に自己相関関数を適用して求めてもよい。
【００８４】
（２）第２の形態
第１の形態では、移動平均処理を用いて位置波形を生成する方法について説明したが、第２の形態では、移動平均処理を用いて速度波形を生成する方法について説明する。尚、第２の形態の歩行解析システムは、第１の形態の歩行解析システム１と比較すると、速度波形生成部３０７に相違点があるが、ハードウェア構成は同じである。したがって、第２の形態の説明にあたっては、速度波形生成部３０７について主に説明する。
【００８５】
図２３は、第２の形態における速度波形生成部３０７の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
速度波形生成部３０７は、積分部５１、線形成分フィルタ部５２、ハイパスフィルタ部５３、ローパスフィルタ部５４、および減算部５５を有している。積分部５１、線形成分フィルタ部５２、およびハイパスフィルタ部５３は、第１の形態と同じであるので、説明は省略し、ローパスフィルタ部５４、および減算部５５について説明する。
【００８６】
ローパスフィルタ部５４は、速度波形に対して移動平均処理を行うことにより、速度波形の低周波成分を求める。
減算部５５は、速度波形から、ローパスフィルタ部５４により得られた低周波成分を減算する。
【００８７】
速度波形生成部３０７はこのように構成されている。次に、第２の形態の歩行解析システム１における処理の流れについて説明する。
【００８８】
図２４は、第２の形態の歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１〜ステップＳ３は、第１の形態と同じであるので、説明は省略する。ステップＳ３において、上下方向加速度波形Ｗｘ、左右方向加速度波形Ｗｙ、および前後方向加速度波形Ｗｚ（図６参照）を求めた後、ステップＳ４に進む。
【００８９】
ステップＳ４では、速度波形生成部３０７（図２３参照）が、加速度波形に基づいて、速度の時間変化を表す速度波形を生成する。以下、ステップＳ４について説明する。
【００９０】
図２５は、ステップＳ４のフローを示す図である。
ステップＳ４１〜ステップＳ４３は、第１の形態と同じであるので説明は省略する。線形成分および低周波成分が除去された速度波形Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３（図１２および図１３参照）を求めた後、ステップＳ４４０に進む。
【００９１】
ステップＳ４４０では、速度波形に対して時間軸方向に移動平均処理を行うことにより、当該速度波形の低周波成分を求め、この低周波成分を元の当該速度波形から除去することにより、速度波形から、歩行評価をする上で重要な周波数成分を取り出している。以下、ステップＳ４４０について説明する。尚、ステップＳ４４０は、ステップＳ４４、Ｓ４５、およびＳ４６を有しているので、各ステップについて順に説明する。
【００９２】
ステップＳ４４では、歩行同期波形生成部３０９（図３参照）が歩行同期波形ＷＢを生成する。歩行同期波形ＷＢは、第１の形態と同様に、式（１）を用いて生成する。歩行同期波形ＷＢを生成した後、ステップＳ４５に進む。
【００９３】
ステップＳ４５では、周期特定部３１０（図３参照）が、歩行同期波形ＷＢに基づいて、一歩周期Ｔ（図１８参照）を特定する。一歩周期Ｔを特定した後、ステップＳ４６に進む。
【００９４】
ステップＳ４６では、先ず、ローパスフィルタ部５４（図２３参照）が、各速度波形Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３に対して、ステップＳ４５で求めた一歩周期Ｔに相当する時間幅をウィンドウ幅として移動平均を取り、各速度波形の低周波成分を抽出するためのローパスフィルタ処理を実行する。このローパスフィルタ処理により、各速度波形Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３の低周波成分を表す低周波波形が得られる。次に、減算部５５（図２３参照）は、各速度波形Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３から、ローパスフィルタ処理により得られた低周波波形を減算する。これにより、ノイズが十分に低減された速度波形Ｖｘ３’、Ｖｙ３’、Ｖｚ３’（図示せず）を得ることができる。
【００９５】
速度波形Ｖｘ３’、Ｖｙ３’、Ｖｚ３’を求めた後、ステップＳ６に進み、これらの速度波形を表示部に表示し、フローを終了する。
【００９６】
第２の形態では、速度波形に対して移動平均処理を実行し、移動平均処理により得られた成分を元の速度波形から減算している。したがって、実際に歩いている人の歩行評価に重要な周波数成分が十分に保持され、ノイズができるだけ除去された速度波形を得ることができる。
【００９７】
第２の形態では、ステップＳ４２において速度波形から線形成分が除去されている。したがって、速度波形から線形成分を除去した後で、移動平均処理が実行されるので、高品質な速度波形を得ることができる。尚、十分な品質の速度波形を得ることができるのであれば、線形成分の除去は実行しなくてもよい。
【００９８】
第２の形態では、ステップＳ４３では、低周波成分が除去される。したがって、数値積分により周波数ω＝０の近傍で増幅される低周波ノイズを除去した後で、移動平均処理が実行されるので、より高品質な位置波形を得ることができる。
【００９９】
尚、第２の形態では、速度波形生成部３０７のハイパスフィルタ部５３を用いて、速度波形から低周波成分を除去している（図１２参照）。しかし、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備えるとともに（又は、速度波形生成部３０７にハイパスフィルタ部５３を備える代わりに）、加速度波形生成部３０６（図３参照）に、加速度波形から低周波成分を除去するためのハイパスフィルタ部を備え、加速度波形から低周波成分を除去してもよい。この場合、ステップＳ４１では、低周波成分が除去された加速度波形が時間積分されることになる。また、十分な品質の位置波形を得ることができるのであれば、ステップＳ４３の低周波成分の除去は実行しなくてもよい。
【０１００】
尚、第２の形態では、一歩周期Ｔに相当する時間幅をウィンドウ幅として移動平均処理を実行したが、一歩周期Ｔの代わりに、二歩周期Ｔ’（図２２参照）に相当する時間幅をウィンドウ幅として移動平均処理を実行してもよい。また、上下方向速度波形、左右方向速度波形、前後方向速度波形のうちのどの速度波形に対して移動平均処理を実行するかに応じて、一歩周期Ｔに相当する時間幅をウィンドウ幅とするか、二歩周期Ｔ’に相当する時間幅をウィンドウ幅とするかを変更してもよい。
【０１０１】
尚、一歩周期または二歩周期に相当する時間幅は、速度波形に自己相関関数を適用して求めてもよい。
【０１０２】
（３）第３の形態
第３の形態では、第２の形態とは異なる方法で速度波形を生成する方法について説明する。尚、第３の形態の歩行解析システムは、第１の形態の歩行解析システム１と比較すると、速度波形生成部３０７に相違点があるが、ハードウェア構成は同じである。したがって、第３の形態の説明にあたっては、プロセッサの処理の相違点について主に説明する。
【０１０３】
図２６は、第３の形態における速度波形生成部３０７の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【０１０４】
速度波形生成部３０７は、積分部５１、線形成分フィルタ部５２、ハイパスフィルタ部５３、および微分部５６を有している。積分部５１、線形成分フィルタ部５２、およびハイパスフィルタ部５３は、第１の形態と同じであるので説明は省略し、微分部５６について説明する。
微分部５６は、位置波形生成部３０８（図３参照）により生成された位置波形の時間微分を行い、速度波形を求める。
【０１０５】
速度波形生成部３０７はこのように構成されている。次に、第３の形態の歩行解析システム１における処理の流れについて説明する。
【０１０６】
図２７は、第３の形態の歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１〜ステップＳ５は、第１の形態と同じであるので、説明は省略する。ステップＳ５において、移動平均処理を実行し、上下方向位置波形Ｐｘ２、左右方向位置波形Ｐｙ２、前後方向位置波形Ｐｚ２（図１９、図２０、図２１参照）を求めた後、ステップＳ５０に進む。
【０１０７】
ステップＳ５０では、微分部５６（図２６参照）が、ステップＳ５で得られた位置波形Ｐｘ２、Ｐｙ２、およびＰｚ２の各々を時間微分する。これにより、上下方向速度波形、左右方向速度波形、および前後方向位置波形を得ることができる。これらの速度波形を得た後、ステップＳ６に進み、ステップＳ５で得られた位置波形と、ステップＳ５０で得られた速度波形とを表示し、フローを終了する。
【０１０８】
第３の形態では、移動平均処理を用いて位置波形を生成し（ステップＳ５）、この位置波形を微分することにより、速度波形を得ている。したがって、第３の形態では、第２の形態とは異なり、速度波形に対して移動平均処理を行わなくても、実際に歩いている人の歩行評価に重要な周波数成分が十分に保持され、ノイズができるだけ除去された速度波形を得ることができる。
【０１０９】
なお、発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１１０】
また例えば、本実施形態は、発明を人の歩行運動に適用した例であるが、発明を人のその他の移動運動、例えば人の走行運動などにも適用することができる。
【０１１１】
また例えば、本実施形態は、上述したように人に取り付けられた加速度センサから得られた加速度データを解析する移動運動解析装置であるが、コンピュータをこのような装置として機能させるためのプログラムもまた発明の実施形態の一つである。
【符号の説明】
【０１１２】
１  歩行解析システム
１０  患者
１１  操作者
２  加速度センサモジュール
２１  プロセッサ
２２  加速度センサ
２３  メモリ
２４  通信Ｉ／Ｆ
２５  バッテリ
２０１  加速度センサ部
２０２  サンプリング部
２０３  送信部
３  歩行解析装置
３１  プロセッサ
３２  ディスプレイ
３３  操作部
３４  メモリ
３５  通信Ｉ／Ｆ
３６  バッテリ
３０１  操作部
３０２  ディスプレイ部
３０３  患者情報受付部
３０４  受信部
３０５  加速度データ取得制御部
３０６  加速度波形生成部
３０７  速度波形生成部
３０８  位置波形生成部
３０９  歩行同期波形生成部
３１０  周期特定部
３１１  表示制御部
３１２  記憶部
４１  データベース
４２  記憶媒体
５１  積分部
５２  線形成分フィルタ部
５３  ハイパスフィルタ部
６１  積分部
６２  ローパスフィルタ部
６３  減算部
【図１】
0006510327.tif 000002
【図２】
0006510327.tif 000003
【図３】
0006510327.tif 000004
【図４】
0006510327.tif 000005
【図５】
0006510327.tif 000006
【図６】
0006510327.tif 000007
【図７】
0006510327.tif 000008
【図８】
0006510327.tif 000009
【図９】
0006510327.tif 000010
【図１０】
0006510327.tif 000011
【図１１】
0006510327.tif 000012
【図１２】
0006510327.tif 000013
【図１３】
0006510327.tif 000014
【図１４】
0006510327.tif 000015
【図１５】
0006510327.tif 000016
【図１６】
0006510327.tif 000017
【図１７】
0006510327.tif 000018
【図１８】
0006510327.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0006510327.tif 000021
【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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