(57)【要約】  リハビリテーション等の医療現場において、用いる機器の複雑な操作等が必要なく、簡単に上体の動作を含めて歩行状態を検出できる方法及び装置を提供することを課題とする。  解決手段として、被検者（１０）の歩行状態を検出する際に、被検者の腰部（１２）及び胸背部（１４）の少なくとも２か所における動作状況を測定することによって被検者の歩行状態を検出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の歩行状態を検出する際に、
被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所における動作状況を測定することによって被検者の歩行状態を検出することを特徴とする歩行状態検出方法。
【請求項２】
前記腰部は下位腰椎から仙骨平面上付近であり、前記胸背部は胸椎の後弯の頂点付近であることを特徴とする請求項１記載の歩行状態検出方法。
【請求項３】
前記少なくとも２か所における動作状況は、加速度、速度、位置、角速度、角度、のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の歩行状態検出方法。
【請求項４】
前記少なくとも２か所における動作状況は、高速度カメラによって撮影された画像を解析することによって測定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出方法。
【請求項５】
前記少なくとも２か所における動作状況は、前記少なくとも２か所に装着したモーションセンサによって計測されたデータに基づいて測定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出方法。
【請求項６】
前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５記載の歩行状態検出方法。
【請求項７】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、
算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備することを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項８】
前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項７記載の歩行状態検出装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記モーションセンサが加速度センサの場合には、加速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかを算出することを特徴とする請求項８記載の歩行状態検出装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺角速度、動揺角度のいずれかを算出することを特徴とする請求項８記載の歩行状態検出装置。
【請求項１１】
前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータを角速度とするか、または角速度センサで検出されたデータを積分処理して角度として算出することを特徴とする請求項８記載の歩行状態検出装置。
【請求項１２】
前記算出手段は、前記モーションセンサが磁気センサの場合、磁気センサで検出されたデータを角度として算出することを特徴とする請求項８記載の歩行状態検出装置。
【請求項１３】
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項９記載の歩行状態検出装置。
【請求項１４】
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺角速度、動揺角度のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項１０記載の歩行状態検出装置。
【請求項１５】
各前記モーションセンサは、それぞれが３軸加速度センサ及び３軸角速度センサの組み合わせであり、
前記算出手段は、前記３軸加速度センサで検出されたデータから重力方向を検出し、前記３軸角速度センサで検出されたデータから、前記検出した重力方向に基づいて、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向の３軸直交座標系における各角速度又は角度を算出し、
前記表示画面作成手段は、前記算出手段で算出された、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれの各角速度又は各角度によるリサジュー図を重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれにおいて、２か所のモーションセンサのリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項７記載の歩行状態検出装置。
【請求項１６】
前記算出手段は、
被験者の静止している状態における基準姿勢時から、被験者の静止している状態における通常の姿勢時に至るときの前記２か所の動作状況を算出し、
前記表示画面作成手段は、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された基準姿勢時から被験者の静止している状態における通常の姿勢時に至るときの前記２か所の動作状況を補正してモニタに表示させることを特徴とする請求項７〜請求項１５のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出装置。
【請求項１７】
前記算出手段は、
被験者の歩行中において、被験者の鉛直方向に沿った中心軸からの各前記モーションセンサのセンサ位置を算出し、
前記表示画面作成手段は、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された各前記モーションセンサのセンサ位置を補正してモニタに表示させることを特徴とする請求項７〜請求項１５のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出装置。
【請求項１８】
前記表示画面作成手段は、
２か所のモーションセンサのリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線を表示させ、且つ該接続線を時間経過に伴って移動するように表示させることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出装置。
【請求項１９】
前記表示画面作成手段は、
被験者の両足裏の画像をモニタに表示させ、両足裏の所定箇所を指示されることにより、指示された所定箇所における衝撃値を前記算出手段に算出させ、算出された衝撃値をモニタに表示させることを特徴とする請求項７〜請求項１５のうちのいずれか１項記載の歩行状態検出装置。
【請求項２０】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所のそれぞれに取り付けたマーカーと、
各前記マーカーを撮影する複数の高速度カメラと、
各前記高速度カメラによって撮影された各前記マーカーの動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備することを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項２１】
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段とを具備し、
前記表示画面作成手段は、
各前記高速度カメラによって撮影された各前記マーカーの動作状況を重ね合わせてモニタに表示させるとともに、算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項２０記載の歩行状態検出装置。
【請求項２２】
前記算出手段は、
各前記高速度カメラによって被験者の静止時に撮影された各前記モーションセンサどうしの位置関係を算出し、
前記表示画面作成手段は、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された各前記モーションセンサどうしの位置関係に基づいて動作状況を補正してモニタに表示させることを特徴とする請求項２１記載の歩行状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の歩行の状態を検出することができる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行状態を解析する場合には、高速度カメラなどを用いて動画撮影を行い、撮影された動画を解析することによって行われることが多かった。
しかしながら、高速度カメラなどの装置が高価であること、また測定範囲が数ｍ四方の限定された範囲でしか行えないこと、動画の解析における解析手法が複雑であることが課題として挙がっている。【０００３】
一方、動画撮影をするのではなく、加速度センサなどのモーションセンサを用いて歩行状態を解析する方法も従来より提案されている。
例えば、特許文献１に開示されている歩行状態の解析方法によれば、複数のセンサを被検者の両足の股関節、膝関節及び足関節を挟むように取り付け、被検者が歩行した際に、取り付けたセンサからのデータに基づいて被験者の関節角度やその他の情報を求めている。【０００４】
また、特許文献２に開示されている歩行評価装置によれば、被検者の足首付近の足部に加速度センサを装着し、加速度センサによって計測された足部の加速度データに基づいて加速度信号の周波数スペクトル分析を行い、足の引きずり、すり足等の評価が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−３４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−５９４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の解析方法等では、センサを用いて歩数や歩行周期（歩行ピッチ）などは容易に測定できる。しかし、歩行時における体幹部の動作状態を詳細に解析することはできない。【０００７】
なお、リハビリテーションの現場において、理学療法士は患者の歩行状態を目視で観測し、歩行状態を判断した結果に基づいて患者に指導を行っている。この際に理学療法士は患者の下部体幹、たとえば下位腰椎や仙骨付近だけではなく、上部体幹の動作における大きさやバランスに着目し、患者に指導を行う。
しかし、四肢の動きだけではなく上・下部体幹の動きに着目して歩行状態を解析することは多くの経験を積む必要があり、このような解析は容易ではなかった。そこで、簡単に上体の動作を含めて歩行状態を解析することができる方法や装置が望まれているという課題がある。【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、リハビリテーション等の医療現場において、用いる機器の複雑な操作等が必要なく、簡単に上部体幹の動きを含めて歩行状態を検出できる歩行状態検出方法及び歩行状態検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる歩行状態検出方法によれば、被検者の歩行状態を検出する際に、被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所における動作状況を測定することによって被検者の歩行状態を検出することを特徴としている。
この方法によれば、腰部と胸背部における動作状況により、特に被検者の上体の状況が把握できるので、実際にリハビリテーションの現場などで、多くの経験を積まなくても的確な判断が可能となる。【００１０】
また、前記腰部は下位腰椎から仙骨平面上付近であり、前記胸背部は胸椎の後弯の頂点付近であることを特徴としてもよい。
このように少なくとも下位腰椎から仙骨平面上付近と胸椎の後弯の頂点付近の２か所の動作状況を検出することにより、被検者の歩行状態が的確に判断できる。【００１１】
また、前記少なくとも２か所における動作状況は、加速度、速度、位置、角速度、角度、のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴としてもよい。【００１２】
また、前記少なくとも２か所における動作状況は、高速度カメラによって撮影された画像を解析することによって測定されることを特徴としてもよい。
この構成によれば、被検者にセンサ等を取り付けなくてもよく被検者の負担を軽減できる。【００１３】
また、前記少なくとも２か所における動作状況は、前記少なくとも２か所に装着したモーションセンサによって計測されたデータに基づいて測定されることを特徴としてもよい。【００１４】
さらに、前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴としてもよい。【００１５】
本発明にかかる歩行状態検出装置によれば、モニタと、被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、腰部の動作状況と胸背部の動作状況が容易に視覚に基づいて確認することができるので、実際にリハビリテーションの現場などで、多くの経験を積まなくても的確な判断が可能となる。【００１６】
また、前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴としてもよい。【００１７】
また、前記算出手段は、前記モーションセンサが加速度センサの場合には、加速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかを算出することを特徴としてもよい。
このように、加速度センサで検出された加速度データから振動成分のみを抽出することで、歩行方向への移動変位を排除できるため、歩行状態の正確な把握ができる。【００１８】
また、前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺角速度、動揺角度のいずれかを算出することを特徴としてもよい。
このように、角速度センサで検出された角速度データから振動成分のみを抽出することで、歩行方向への移動変位を排除できるため、歩行状態の正確な把握ができる。【００１９】
また、前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータを角速度とするか、または角速度センサで検出されたデータを積分処理して角度として算出することを特徴としてもよい。【００２０】
また、前記算出手段は、前記モーションセンサが磁気センサの場合、磁気センサで検出されたデータを角度として算出してもよい。【００２１】
さらに、前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、被験者の特に腰部と胸背部の歩行状態を視覚的にきわめて明確に確認することができる。【００２２】
さらに、前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺角速度、動揺角度のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、被験者の特に腰部と胸背部の歩行状態を視覚的にきわめて明確に確認することができる。【００２３】
また、各前記モーションセンサは、それぞれが３軸加速度センサ及び３軸角速度センサの組み合わせであり、前記算出手段は、前記３軸加速度センサで検出されたデータから重力方向を検出し、前記３軸角速度センサで検出されたデータから、前記検出した重力方向に基づいて、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向の３軸直交座標系における各角速度又は角度を算出し、前記表示画面作成手段は、前記算出手段で算出された、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれの各角速度又は各角度によるリサジュー図を重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれにおいて、２か所のモーションセンサのリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、歩行状態をさらに確実に確認することができる。【００２４】
また、前記算出手段は、被験者の静止している状態における基準姿勢時から、被験者の静止している状態における通常の姿勢時に至るときの前記２か所の動作状況を算出し、前記表示画面作成手段は、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された基準姿勢時から被験者の静止している状態における通常の姿勢時に至るときの前記２か所の動作状況を補正してモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、モーションセンサどうしの位置関係（すなわち、位置のずれ、傾斜、ねじれ等）を算出することができ、被験者の体がもともとどちらかの肩が下がっていたり、または猫背であるなど、歩行時以外の身体的特徴を判断できる。そして、歩行時の動作状況を表示させる際に、これらの身体的特徴についても合わせてモニタに表示することで、特にリハビリテーションなどで的確な判断ができる。
なお、本明細書中でいう基準姿勢とは、被験者の左右方向のほぼ中心における鉛直方向の軸線上に２つのモーションセンサが配置され、且つ２つのモーションセンサの軸方向が一致している状態の姿勢をいう。【００２５】
また、前記算出手段は、被験者の歩行中において、被験者の鉛直方向に沿った中心軸からの各前記モーションセンサのセンサ位置を算出し、前記表示画面作成手段は、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された各前記モーションセンサのセンサ位置を補正してモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、歩行時におけるモーションセンサどうしの位置関係（すなわち、位置のずれ、傾斜、ねじれ等）を算出することができ、被験者の体がもともとどちらかの肩が下がっていたり、または猫背であるなど、歩行時以外の身体的特徴を判断できる。そして、歩行時の動作状況を表示させる際に、これらの身体的特徴についても合わせてモニタに表示することで、特にリハビリテーションなどで的確な判断ができる。【００２６】
また、前記表示画面作成手段は、２か所のモーションセンサのリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線を表示させ、且つ該接続線を時間経過に伴って移動するように表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、被験者の特に腰部と胸背部の連動した動きがわかりやすく表示される。【００２７】
また、前記表示画面作成手段は、被験者の両足裏の画像をモニタに表示させ、両足裏の所定箇所を指示されることにより、指示された所定箇所における衝撃値を前記算出手段に算出させ、算出された衝撃値をモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、足裏にかかる衝撃値も左右の足ごとに把握することができるので、歩行状態の確認をさらに確実に行うことができる。【００２８】
本発明にかかる歩行状態検出装置によれば、モニタと、被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所のそれぞれに取り付けたマーカーと、各前記マーカーを撮影する複数の高速度カメラと、各前記高速度カメラによって撮影された各前記マーカーの動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、腰部の動作状況と胸背部の動作状況が容易に視覚に基づいて確認することができるので、実際にリハビリテーションの現場などで、多くの経験を積まなくても的確な判断が可能となる。【００２９】
また、被検者の腰部及び胸背部の少なくとも２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段とを具備し、前記表示画面作成手段は、各前記高速度カメラによって撮影された各前記マーカーの動作状況を重ね合わせてモニタに表示させるとともに、算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、高速度カメラによって撮影された各マーカーの動作状況と、モーションセンサによって計測された動作状況の双方に基づいて、腰部及び胸背部の動作状況が容易に視覚に基づいて確認することができる。【００３０】
また、前記算出手段は、各前記高速度カメラによって被験者の静止時に撮影された各前記モーションセンサどうしの位置関係を算出し、前記表示画面作成手段は、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる際に、前記算出手段によって算出された各前記モーションセンサどうしの位置関係に基づいて動作状況を補正してモニタに表示させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、静止時におけるモーションセンサどうしの位置関係（すなわち、位置のずれ、傾斜、ねじれ等）を算出することで、被験者の体がもともとどちらかの肩が下がっていたり、または猫背であるなど、歩行時以外の身体的特徴を判断できる。そして、歩行時の動作状況を表示させる際に、これらの身体的特徴についても合わせてモニタに表示することで、特にリハビリテーションなどで的確な判断ができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる歩行状態検出方法及び装置によれば、実際にリハビリテーションの現場などで、多くの経験を積まなくても的確な判断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】歩行状態検出方法における被験者を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態の歩行状態検出装置の説明図である。
【図３】無線通信機能による歩行状態検出装置の説明図である。
【図４】無線通信機能による歩行状態検出装置の他の実施形態の説明図である。
【図５】第１の実施形態の歩行状態検出装置によって表示されるリサジュー図の概念図である。
【図６】第１の実施形態の歩行状態検出装置によって表示されるリサジュー図の概念図である。
【図７】第１の実施形態の歩行状態検出装置によって表示されるリサジュー図の概念図である。
【図８】第２の実施形態の歩行状態検出装置の説明図である。
【図９】角速度データに基づいて表示される画面の例を示す説明図である。
【図１０】角度データに基づいて表示される画面の例を示す説明図である。
【図１１】第３の実施形態の歩行状態検出装置の説明図である。
【図１２】第４の実施形態の歩行状態検出装置の説明図である。
【図１３】第４の実施形態の歩行状態検出装置によって表示される、各モーションセンサの設定画面の説明図である。
【図１４】第４の実施形態の歩行状態検出装置によって表示される、各モーションセンサからの計測データを表示する画面の説明図である。
【図１５】第４の実施形態の歩行状態検出装置によって表示される、各モーションセンサからの計測データを解析して表示する画面の説明図である。
【図１６】第４の実施形態の歩行状態検出装置によって表示される、図１５の解析結果を比較表示する画面の説明図である。
【図１７】第５の実施形態の歩行状態検出装置の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１に、本実施形態の歩行状態検出方法における被験者を示す。図２は、歩行状態検出装置の概略説明図である。
本実施形態では、歩行状態の検出対象となる被検者１０の腰部１２と胸背部１４の２か所で動作状況を計測する。腰部１２の具体的位置としては、被検者の下位腰椎から仙骨付近とするとよい。仙骨は、脊椎の下部に位置しており骨盤を構成する部位である。また、胸背部１４としては、胸椎の後弯の頂点付近にするとよい。胸椎は、脊椎を構成する部位の１つであり肩甲骨付近に位置する。なお、動作状況の計測位置は、少なくともこの２か所が必要個所であるが、他の箇所で計測して、頭部など３か所以上の計測箇所であってもよい。【００３４】
このように、歩行状態を検出する場合に、脚ではなく、腰部と胸背部の少なくとも２か所で動作状況を計測することによって、特に上部体幹の動作を容易に把握することができ、歩行状態を正確に把握可能である。【００３５】
本実施形態の歩行状態検出装置３０は、被検者の腰部１２及び胸背部１４のそれぞれに取り付けられたモーションセンサ１８，２０と、装置本体３１と、モニタ３２とを備えている。【００３６】
本実施形態では、腰部１２及び胸背部１４のそれぞれに、モーションセンサの一例として３軸加速度センサ１８，２０を装着し、腰部１２及び胸背部１４の動作状況を計測している。
３軸加速度センサ１８、２０によって水平面内の左右方向をｘ軸方向とし、水平面内の歩行方向をｙ軸方向とし、鉛直方向をｚ軸方向とした場合における装着個所の各軸方向の加速度が計測できる。【００３７】
２つの３軸加速度センサ１８、２０は歩行状態検出装置３０の装置本体３１にデータ通信可能に接続されている。３軸加速度センサ１８、２０と装置本体３１との間は、データ通信ケーブル３３等によって接続され、データの送受信が可能となっている。【００３８】
次に、歩行状態検出装置３０の装置本体３１の具体的構成について説明する。
装置本体３１としては、一般的なコンピュータを採用することができる。
コンピュータ３１は、制御プログラムに基づいて動作する制御部４２を具備している。制御部４２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されている。制御部４２は、内部バス４３を介して、ハードディスクドライブ等の記憶装置４４と接続されている。ただし、記憶装置４４としては、ハードディスクドライブに限定するものではない。【００３９】
なお、制御部４２には、内部バス４３を介して入力装置であるキーボード４６およびマウス４８等のポインティングデバイスが接続されている。【００４０】
制御部４２は、３軸加速度センサ１８、２０からの加速度データに基づいて２か所の運動状況を算出する算出手段３４を実現する。
さらに、制御部４２は、算出手段３４で算出された２か所の動作状況を重ね合わせてモニタ３２に表示させる表示画面作成手段３６を実現する。【００４１】
算出手段３４には、２か所の３軸加速度センサ１８、２０からの加速度データが入力される。
算出手段３４は、２か所で計測された加速度データをフィルタリング処理するハイパスフィルタ３５を備えている。ハイパスフィルタ３５によって、加速度データのうちの低周波成分を除去し、高周波成分のみを残している。【００４２】
このようにフィルタリング処理する理由は以下の通りである。加速度データの場合、歩行時の移動変位が含まれているので、歩行時の移動変位を除いたデータで歩行状態を判断したいという要望がある。このため、算出手段３４では、加速度データをハイパスフィルタ３５によって低周波成分である歩行時の移動変位を除去し、高周波成分である振動成分のみを抽出している。
なお、算出手段３４において低周波成分である歩行時の移動変位を除去するのはハイパスフィルタに限定するものではなく、角速度および／または磁気センサからの信号を併用したカルマンフィルタなど他のフィルタリング手段であってもよい。【００４３】
また、算出手段３４は、積分器３７を備えており、フィルタリング処理によって抽出された振動成分を積分処理してもよい。
なお、本明細書および特許請求の範囲では、加速度データの振動成分（積分処理しないもの）を動揺加速度、加速度データの振動成分を１回積分処理したものを動揺速度、加速度データの振動成分を２回積分処理したものを動揺量とする。【００４４】
本実施形態の表示画面作成手段３６は、算出手段３４によって算出された動揺加速度、動揺速度または動揺量に基づいて、水平面内における２か所のリサジュー図を作成し、２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタ３２に表示させるように動作する。【００４５】
リサジュー図は、互いに垂直の方向に単振動を合成して描かれる曲線である。
本実施形態では、上述してきたように算出手段３４によって振動成分を抽出しているので、リサジュー図が作成できるのである。【００４６】
図３及び図４に、歩行状態検出装置の他の実施形態の概略説明図を示す。なお、図２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
図３の場合においては、３軸加速度センサ１８、２０と装置本体３１との間は、データ通信ケーブル等ではなく、無線通信機能によってデータの送受信が可能となっている。
３軸加速度センサ１８、２０にはそれぞれデータ送信部２２、２４が設けられており、検出された加速度データを無線送信可能である。また、装置本体３１にはデータ受信部２９が設けられており、各データ送信部２２、２４から送信されてきた加速度データを受信することができる。
無線通信機能としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを採用することができる。【００４７】
図４の場合も、３軸加速度センサ１８、２０と装置本体３１との間は、無線通信機能によってデータの送受信を可能としたものであるが、３軸加速度センサ１８、２０は１つのデータ送信部２５に接続され、２つの３軸加速度センサ１８、２０からのデータを１つのデータ送信部２５で送信可能としている。
装置本体３１にはデータ受信部２９が設けられており、データ送信部２５から送信されてきた加速度データを受信することができる。【００４８】
表示画面作成手段３６によって作成されたリサジュー図の概念図を図５〜図７に示す。
ここでいうリサジュー図は、横軸を水平面の左右方向、縦軸を歩行方向とした場合の、腰部１２（仙骨付近）と胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量を示している。
図５では、腰部１２（仙骨付近）と胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量は、２つともほぼ同じ大きさの横長の円形となっている。また、２つの横長の円形は、左右方向にはほぼズレがなく同じ位置である。歩行方向に対しては、腰部１２（仙骨付近）の横長の円形がやや歩行方向に出ており、胸背部１４（胸椎６番付近）の横長の円形がやや後ろ側にある。
このように、腰部１２（仙骨付近）と胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量がほぼ同じ大きさであって、左右方向にもほぼずれが無い場合には、良好な歩行状態であるということが判断できる。【００４９】
図６では、腰部１２（仙骨付近）の動揺量は、やや小さい横長の円形となっている。胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量は腰部１２（仙骨付近）の動揺量をその内側に含む大きい横長の円形である。そして、胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量は、腰部１２（仙骨付近）の動揺量よりも左側に大きく膨らんでいる。
このようなリサジュー図が表示される場合には、胸椎付近の変位が左側によっていることから、左足を接地したときに身体の上部が大きく左に傾いているということが推定できる。したがって、左足の立脚期（左足が地面に接地している期間）に問題があるということがわかる。【００５０】
図７では、腰部１２（仙骨付近）の動揺量は、やや小さい横長の円形となっている。胸背部１４（胸椎６番付近）の動揺量は腰部１２（仙骨付近）の動揺量をその内側に含み、左右方向にかなり広がっている大きい横長の円形である。図６とは異なり、いずれの動揺量も左右方向に偏移してはいない。
このようなリサジュー図が表示される場合には、胸椎付近の変位が極めて大きい（特に左右方向に）ことがわかる。したがって、下部体幹筋が低下して上体を大きく振ることで推進力を得ている歩行であるということが推定できる。【００５１】
なお、図５〜図７に示したリサジュー図は、動揺量（加速度データをフィルタリング処理して得られた振動成分を２回積分したもの）を図示したものであるが、上述したように動揺加速度、動揺速度であってもリサジュー図として表示することができる。【００５２】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態は、モーションセンサとして３軸加速度センサを採用したものであるが、モーションセンサとして３軸角速度センサを採用した実施形態を図８に基づいて説明する。
なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。【００５３】
モーションセンサとして３軸角速度センサを採用した場合も、腰部１２及び胸背部１４のそれぞれに取り付けられ、検出された角速度データを算出手段３４に送信する。【００５４】
算出手段３４には、２か所の３軸角速度センサ３８、４０からの角速度データが入力される。
算出手段３４は、２か所で計測された角速度データをフィルタリング処理するハイパスフィルタ３５を備えている。ハイパスフィルタ３５によって、角速度データのうちの低周波成分を除去し、高周波成分のみを残している。【００５５】
また、算出手段３４は、積分器３７を備えており、フィルタリング処理によって抽出された振動成分を積分処理している。
なお、本明細書および特許請求の範囲では、角速度データの振動成分（積分処理しないもの）を動揺角速度、角速度データの振動成分を１回積分処理したものを動揺角度とする。【００５６】
なお、３軸加速度センサ３８，４０と装置本体３１との間は、データ通信ケーブル等ではなく、無線通信機能によってデータの送受信を行ってもよい。この場合、無線通信機能については、図３、図４に示すような構成と同様の構成となるので、ここでは詳細な説明は省略する。【００５７】
本実施形態の表示画面作成手段３６は、算出手段３４によって算出された動揺角速度、動揺角度に基づいて、水平面内における２か所のリサジュー図を作成し、２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタ３２に表示させるように動作する。
なお、ここではリサジュー図における例は図示しないが、第１の実施形態で示した図５〜図７と同じような図形が表示される。【００５８】
なお、角速度データの場合、歩行時の移動変位の影響が加速度データと比較して少ないことがある。
したがって、角速度データが入力された算出手段３４では、フィルタリング処理を行わず、また積分処理を行わずに、そのままの角速度データに基づいて表示画面作成手段３６は、２か所の角速度データを重ね合わせてモニタ３２に表示させるように動作してもよい。
なお、この場合、制御部４２内の算出手段３４は存在していなくてもよい。【００５９】
フィルタリング処理及び積分処理を行わない場合の角速度データによるモニタの表示画面の例を図９に示す。
図９に示すグラフの横軸は「時間（秒）」であり、縦軸は「角速度（deg/sec）」である。
このグラフを見ると、大きく山が４つ確認できる。１歩歩くと１つの山が出現するため、このグラフでは、被験者が４歩歩いているということになる。
この被験者の例では、仙骨付近の角速度が小さいので、少なくとも腰付近をねじってはいないが、胸椎付近の回転が大きいので、上部体幹をねじって歩いているということが判断できる。【００６０】
また、角速度データが入力された算出手段３４では、フィルタリング処理を行わず、１回積分処理を行って角度データとし、この角度データに基づいて表示画面作成手段３６は、動作状況をモニタ３２に表示させるように動作してもよい。【００６１】
フィルタリング処理を行わず、１回積分処理を行った場合の角度データによるモニタの表示画面の例を図１０に示す。
図１０の表示例では、円形の中心から右方向及び左方向の４本の針を表示させ、図面上方向を進行方向とし、円の中心から右側及び左側に３０度、６０度、９０度の目盛を振っている。【００６２】
４本の針のうち、２本は腰部における角度であり、他の２本は胸背部における角度である。腰部、胸背部の２本の針はそれぞれ、右方向及び左方向への最大角度を指している。
これにより、歩行時における上体のねじれが判断できる。【００６３】
（第３の実施形態）
モーションセンサとして３軸磁気センサを採用した実施形態を図１１に基づいて説明する。
なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。【００６４】
磁気センサは、北方向の地磁気の磁界が大きいということを利用し、動作部分の角度成分を検出することができる。したがって、本実施形態における３軸磁気センサも検出されるデータは角度データである。【００６５】
モーションセンサとして３軸磁気センサ３９，４１を採用した場合も、腰部１２及び胸背部１４のそれぞれに取り付けられ、検出された角度データを制御部４２に送信する。
本実施形態では、角度データをそのまま使用し、表示画面作成手段３６が２か所の角度データを重ね合わせてモニタ３２に表示させるように動作してもよい。
このため、データをフィルタリング処理及び積分処理する算出手段は設けなくてもよい。【００６６】
なお、３軸磁気センサ３９，４１と装置本体３１との間は、データ通信ケーブル等ではなく、無線通信機能によってデータの送受信を行ってもよい。この場合、無線通信機能については、図３、図４に示すような構成と同様の構成となるので、ここでは詳細な説明は省略する。【００６７】
角度データによるモニタの表示画面の例は、図１０と同様の例が考えられ、ここでは説明を省略する。【００６８】
（第４の実施形態）
モーションセンサとして、３軸加速度センサと３軸角速度センサを組み合わせた実施形態を説明する。
すなわち、仙骨付近に取り付けられるモーションセンサ５６に３軸加速度センサと３軸角速度センサが組み合わされており、胸椎付近に取り付けられるモーションセンサ５８にも３軸加速度センサと３軸角速度センサが組み合わされている。【００６９】
図１２に、本実施形態の歩行状態検出装置の説明図を示す。
なお、上述してきた実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
モーションセンサ５６、５８にはそれぞれデータ送信部２２、２４が設けられており、検出されたデータを無線送信可能である。また、装置本体３１にはデータ受信部２９が設けられており、各データ送信部２２、２４から送信されてきた加速度データを受信することができる。無線通信機能としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを採用することができる。【００７０】
装置本体３１としては、一般的なコンピュータを採用することができる。コンピュータ３１は、制御プログラムに基づいて動作する制御部４２を具備している。
制御部４２において、あらかじめ記憶された制御プログラムを起動すると、モニタ３２には、図１３に示す操作画面が表示される。この操作画面は、各モーションセンサ５６、５８における設定及び校正を行うための画面である。【００７１】
各モーションセンサ５６、５８の接続設定は、図１３の左上に表示される接続設定ボタン６０をマウス４８などの操作で押下することで、制御部４２が実行する。
接続設定ボタン６０の近傍には、センサ切断ボタン６１が設けられている。【００７２】
図１３の操作画面の右側には、校正についての表示がなされている。
この校正では、重力方向及び重力方向に直交する水平方向を確実に検出することを目的としており、操作者は、簡易補正又は標準補正のいずれかを選択可能となっている。
簡易校正及び標準校正ともに、各モーションセンサ５６、５８を水平面に載置して重力方向を検出する。校正は、校正実行ボタン６２をマウス４８などの操作で押下することで制御部４２が実行する。校正実行ボタン６２の隣には、各モーションセンサ５６、５８ごとにおける校正データ収集ランプが設けられている。【００７３】
次に、実際の計測動作について説明する。
被験者の仙骨付近にモーションセンサ５６を取り付け、胸椎６番付近にモーションセンサ５８を取り付け、被験者が歩行すると制御部４２では自動的に所定時間の歩行データを収集する。
なお、各モーションセンサ５６、５８の被験者への取付けにおいては、各モーションセンサ５６、５８に表示されている方向に合わせて取り付けることが必要である。すなわち、各モーションセンサ５６、５８には、Ｘ方向が右向き、Ｙ方向が上向き、Ｚ方向が進行方向となるような表示がされており、被験者には各モーションセンサ５６、５８が、表示されている方向となるように取り付けられる。【００７４】
仙骨付近のモーションセンサ５６からは、所定間隔（例えば５ｍｓ）おきにＸ軸方向の加速度データ、Ｙ軸方向の加速度データ、Ｚ軸方向の加速度データ、Ｘ軸方向の角速度データ、Ｙ軸方向の角速度データ、Ｚ軸方向の角速度データがデータ受信部２９に送信されてくる。
同様に胸椎６番付近のモーションセンサ５８からも、所定間隔（例えば５ｍｓ）おきにＸ軸方向の加速度データ、Ｙ軸方向の加速度データ、Ｚ軸方向の加速度データ、Ｘ軸方向の角速度データ、Ｙ軸方向の角速度データ、Ｚ軸方向の角速度データがデータ受信部２９に送信されてくる。【００７５】
データ受信部２９で受信した各データは表示画面作成手段３６によって、そのままの計測データとしても表示される。
計測データの表示例を図１４に示す。
図１４では、仙骨付近のモーションセンサ５６の加速度センサによる、Ｘ軸方向の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度Ａｙ、Ｚ軸方向の加速度Ａｚについて、横軸を時間（秒）、縦軸を加速度（ｍ／ｓ２）としたグラフ６４に表示させている。
また、仙骨付近のモーションセンサ５６の角速度センサによる、Ｘ軸方向のＷｘ角速度、Ｙ軸方向の角速度Ｗｙ、Ｚ軸方向の角速度Ｗｚについて、横軸を時間（秒）、縦軸を角速度（ｒａｄ／ｓ）としたグラフ６５に表示させている。【００７６】
胸骨６番付近のモーションセンサ５８の加速度センサによる、Ｘ軸方向の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度Ａｙ、Ｚ軸方向の加速度Ａｚについて、横軸を時間（秒）、縦軸を加速度（ｍ／ｓ２）としたグラフ６６に表示させている。
また、胸骨６番付近のモーションセンサ５８の角速度センサによる、Ｘ軸方向のＷｘ角速度、Ｙ軸方向の角速度Ｗｙ、Ｚ軸方向の角速度Ｗｚについて、横軸を時間（秒）、縦軸を角速度（ｒａｄ／ｓ）としたグラフ６７に表示させている。【００７７】
図１４の各グラフの右側には、計測開始から計測終了までの時間を設定できる設定欄６８が設けられている。設定欄６８の下方には、計測中の残り時間を表示する残り時間表示欄６９が設けられている。また、計測開始又は計測停止を指示するための計測開始・停止ボタン７０が設けられている。
なお、図１４のグラフは計測中のデータをリアルタイムで表示させることができるが、過去に計測したデータについても表示可能である。過去に計測したデータが記憶されているときは、保存済み計測データボタン７１を押下し、保存済み（過去に計測して記憶しておいた）データを読み出して、各グラフ６４〜６７に表示させるようにできる。【００７８】
図１５には、図１４で示したデータを解析した結果を表示させる画面を示す。
まず算出手段３４は、モーションセンサ５６、５８ごとに、Ｘ軸方向の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度Ａｙ、Ｚ軸方向の加速度Ａｚのそれぞれをハイパスフィルタ３５で低周波成分を除去する。そして、算出手段３４の積分器３７によって、フィルタリング処理によって抽出された動揺加速度それぞれを１回積分して動揺速度を算出し、２回積分して動揺量を算出する。【００７９】
図１５の左上のグラフ７２は、仙骨付近のモーションセンサ５６の変位をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれについて表示している。このグラフ７２の縦軸は変位（ｍｍ）で、横軸は時間（秒）である。
このグラフ７２では、縦軸の変位は、停止位置を基準（０）として、３軸の各方向への変位を示している。【００８０】
図１５の左下のグラフ７４は、仙骨付近のモーションセンサ５６の変位をリサジュー図にしたものであり、縦軸が上下方向の変位（ｍｍ）、横軸が左右方向の変位（ｍｍ）である。【００８１】
図１５の右上のグラフ７６は、胸椎６番付近のモーションセンサ５８の変位をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれについて表示している。このグラフ７６の縦軸は変位（ｍｍ）で、横軸は時間（秒）である。
このグラフ７６では、縦軸の変位は、停止位置を基準（０）として、３軸の各方向への変位を示している。【００８２】
図１５の右下のグラフ７８は、胸椎６番付近のモーションセンサ５８の変位をリサジュー図にしたものであり、縦軸が上下方向の変位（ｍｍ）、横軸が左右方向の変位（ｍｍ）である。【００８３】
図１５のリサジュー図による軌跡のグラフ７４、７８については、Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｘ−Ｚいずれの平面から見たグラフにするかを、変更ボタン７９を押下することにより変更することができる。図１５では、Ｘ−Ｙ平面を前額面として、表示しているが、変更ボタン７９の押下によりＹ−Ｚ平面（矢伏面）、Ｘ−Ｚ平面（水平面）のいずれの面における表示も実行できる。【００８４】
また、図１５の各軌跡のグラフ７４、７８の表示データとしては、実際に測定されたデータの歩行周期のうち、いつからいつまでの歩行周期をグラフとして表示するかを選択できる。歩行周期の選択は、選択画面８０によって行われる。図１５では、１周期目から２周期分と表示されているが、歩行が安定している途中段階の周期を選択することが好ましい。また、選択画面８０によって選択された歩行周期の範囲は、各モーションセンサ５６、５８の変位のグラフ７２、７６において２本の太い縦線８１の範囲として表示される。【００８５】
なお、算出手段３４は、計測された各モーションセンサ５６、５８から得られたデータに基づく動揺量から、歩行ピッチを算出することができる。歩行ピッチとは、所定の足が着地してから、同じ足の次の着地までの間のことを指している。
算出された歩行ピッチは、抽出結果欄８３に表示される。また、算出手段３４は、操作者が操作可能な上限設定欄８５で設定された歩行ピッチの上限範囲内での歩行ピッチを算出する。【００８６】
図１５で表示された各グラフにおける計測データ及び解析条件は、保存ボタン９６を押下することによって、記憶装置４４に記憶させることができる。計測データ及び解析条件は、例えばＣＳＶファイル等で記憶させておくことができる。【００８７】
図１６に、表示画面作成手段３６が最終的にユーザ向けに作成する画面を示す。
図１６では、各モーションセンサ５６、５８により算出された仙骨付近と胸椎６番付近の変位によるリサジュー図を、Ｙ−Ｚ平面（矢伏面）１００、Ｘ−Ｙ平面（前額面）１０２、Ｘ−Ｚ平面（水平面）１０４の３つを同時に表示させているところに特徴がある。
なお、図１６では２つの各データに対する３つのリサジュー図を左右両側に対比させるように配置しているが、１つのデータに対しての表示を行ってもよい。【００８８】
表示画面作成手段３６は、２か所のモーションセンサ５６、５８のリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線８２を表示させ、且つ接続線８２を時間経過に伴って移動するように表示することができる。
接続線８２の表示は、操作者が画面右側のフェーズボタン８９を押下することにより、表示画面作成手段３６が行う。また、フェーズボタン８９の下方には、再生ボタン９２が設けられている。再生ボタン９２が押下されると、表示画面作成手段３６は、時間経過に合わせて接続線８２を移動させながら再生表示させる。また、接続線８２の再生表示は、倍速表示欄９３内の数字を変更することにより、再生速度を変更できる。倍速表示欄９３内の数字が１．０の場合、実時間での再生となり、数字が０．５の場合、実時間の半分の時間での再生となる。【００８９】
なお、Ｙ−Ｚ平面（矢伏面）１００、Ｘ−Ｙ平面（前額面）１０２、Ｘ−Ｚ平面（水平面）１０４の各リサジュー図の隣には、各リサジュー図における動揺幅及び軌跡長が表示される表示欄１０５が、それぞれのリサジュー図ごとに設けられている。
表示欄１０５において、Ｙ−Ｚ平面（矢伏面）１００に対しては、表示画面作成手段３６が前後幅（ｍｍ）と上下幅（ｍｍ）と軌跡長（ｍｍ）を算出して表示する。
表示欄１０５において、Ｘ−Ｙ平面（前額面）１０２に対しては、表示画面作成手段３６が左右幅（ｍｍ）と上下幅（ｍｍ）と軌跡長（ｍｍ）を算出して表示する。
表示欄１０５において、Ｘ−Ｚ平面（水平面）１０４に対しては、表示画面作成手段３６が左右幅（ｍｍ）と前後幅（ｍｍ）と軌跡長（ｍｍ）を算出して表示する。【００９０】
また、各リサジュー図の下部に示すように、左右の足裏図８４ａ、８４ｂが表示され、左右の足裏の任意の点を指示すると、この指示した点における足裏にかかる衝撃値（ｍ／ｓ２）を表示させる表示欄８６ａ、８６ｂが設けられている。各足裏図８４ａ、８４ｂの隣には、足裏の任意の点を指示するための指示バー８７ａ、８７ｂが設けられており、操作者はこの指示バー８７ａ、８７ｂを操作することによって、足裏の任意の点を指示することができる。【００９１】
操作者が、指示バー８７ａ、８７ｂを操作すると、算出手段３４は、指示バー８７ａ、８７ｂにおける指示された位置における、モーションセンサ５６における上下方向の加速度値を算出し、表示画面作成手段３６は表示欄８６ａ、８６ｂに算出した加速度値を衝撃値として表示する。
なお、足裏の位置については、モーションセンサ５６におけるＸ−Ｚ平面（水平面）のリサジュー図の横８の字（無限大印）の最後部をかかと着地時とし、最前部をつま先の離地時とすることによって、把握することができる。【００９２】
図１６に示した解析結果は、保存ボタン９５を押下することにより、記憶装置４４内に記憶させることができる。解析結果は、例えばＣＳＶファイル等で記憶させておくことができる。
また、図１６の各リサジュー図のスケールは、スケール表示欄９７の数字を変更することによって変更可能である。【００９３】
なお、表示画面作成手段３６は、各モーションセンサ５６、５８により算出された仙骨付近と胸椎６番付近のＹ−Ｚ平面（矢伏面）の変位、Ｘ−Ｙ平面（前額面）の変位、Ｘ−Ｚ平面（水平面）の変位に基づいて、被験者が３次元的に動作している様子を表す動画（アニメーション）を作成することもできる。【００９４】
なお、上述してきた各実施形態において、モーションセンサどうしの位置を測定し、この位置関係に基づいてリサジュー図を補正してもよい。
例えば、被験者の静止時において、被験者を強制的に基準姿勢を取らせる。基準姿勢を取らせるには、補助者が姿勢を正してもよいし、宛木などを被験者にあててもよい。その後、被験者にはリラックスしてもらい、被験者が楽な姿勢にさせる。すると、基準姿勢から、被験者のもともとの姿勢（身体的特徴）に移行する際の動揺量が算出手段３４によって算出される。すなわち、胸背部のモーションセンサと腰部のモーションセンサの位置のずれ、傾斜、ねじれなどが判明する。例えば、被験者の右肩がもともと下がっていれば、胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも右に傾いており、被験者が猫背であれば胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも前方に傾いている。【００９５】
算出手段３４が算出する動揺量により、例えば、胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも１ｃｍ右にずれていることなどが判明した場合、そして、表示画面作成手段３６は、胸背部における動揺量のリサジュー図を右に１ｃｍずらすように補正する。
このようにすれば、リサジュー図を見ただけで、歩行時にかかわらず被験者のもともとの身体的特徴も確認することができる。【００９６】
なお、静止時における被験者の身体的特徴ではなく、歩行時における身体的特徴を考慮してリサジュー図を表示させるようにしてもよい。すなわち、静止時には基準姿勢であっても、歩行時には姿勢が悪くなったり、又は歩行時には姿勢が正しくなる場合なども考えられるためである。【００９７】
この場合、算出手段３４は、被験者の歩行中の各モーションセンサの直交座標系における位置ずれを算出し、歩行時における被験者の身体的特徴を算出する。
そして、表示画面作成手段３６は、身体的特徴に基づいて動揺量のリサジュー図を補正する。このようにすれば、リサジュー図を見ただけで、歩行時の身体的特徴も確認することができる。【００９８】
（第５の実施形態）
モーションセンサを用いずに高速度カメラで撮影された画像に基づいて、動作状況を測定する実施形態について、図１７に基づいて説明する。
なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。【００９９】
高速度カメラ５５は、一秒間に数十フレームを連続撮影できるカメラであり、公知のものを採用することができる。高速度カメラ５５は、複数台設け、異なる位置で撮影することが測定の精度を上げることができる。
腰部１２及び胸背部１４のそれぞれにはマーカー５０，５２が取り付けられる。各高速度カメラ５５は、このマーカー５０，５２を撮影する。【０１００】
撮影された画像データは、装置本体３１に入力される。
装置本体３１では、制御部４２が実現する表示画面作成手段３６が入力された画像データにおけるマーカー５０，５２の動作状況をモニタ３２に表示させる。このとき、複数の高速度カメラ５５によって、異なる位置からの画像データが装置本体３１に入力されるが、マーカー５０，５２の位置が３次元的に動作する状況、すなわち各マーカー５０，５２の移動軌跡を表示させるとよい（図示せず）。【０１０１】
なお、本実施形態において、マーカー５０，５２の位置に、上述してきた各実施形態におけるモーションセンサを配置し、モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段を具備してもよい（図示せず）。
このとき、表示画面作成手段３６は、高速度カメラ５５によって撮影されたマーカー５０、５２の移動軌跡を重ね合わせてモニタ３２に表示させるとともに、算出手段で算出された２か所の動作状況を重ね合わせてモニタ３２に表示させるようにできる。【０１０２】
さらに、高速度カメラ５５を用いて、被験者の静止時におけるモーションセンサどうしの位置関係を測定してもよい。このモーションセンサの位置関係とは、胸背部のモーションセンサと腰部のモーションセンサの位置のずれ、傾斜、ねじれなどがある。例えば、被験者の右肩がもともと下がっていれば、胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも右に傾いており、被験者が猫背であれば胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも前方に傾いている。【０１０３】
高速度カメラ５５によって、被験者が静止している状態でモーションセンサの位置を撮影することで、モーションセンサの上記のような位置関係が判明する。表示画面作成手段３６では、各モーションセンサの位置関係に基づいて、モーションセンサによって計測された動揺量のリサジュー図を補正してモニタ３２に表示できる。例えば、胸背部のモーションセンサが腰部のモーションセンサよりも１ｃｍ右にずれている場合であれば、胸背部における動揺量のリサジュー図を右に１ｃｍずらすように補正する。
このようにすれば、リサジュー図を見ただけで、歩行時にかかわらず被験者のもともとの身体的特徴も確認することができる。【０１０４】
なお、被験者の測定箇所として、被検者１０の腰部１２と胸背部１４の２か所で動作状況を計測する実施形態について説明してきたが、そのほかにも頭部など、測定箇所を追加して３か所以上の箇所で測定を行ってもよい。【０１０５】
なお、上述してきた各実施形態では、加速度センサのみ、角速度センサのみ、磁気センサのみの場合のそれぞれについて説明してきたが、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサを組み合わせて用いてもよい。
この場合、検出される物理量としては、加速度、速度、位置、角速度、角度の組み合わせが検出されうる。【０１０６】
また、上述してきた各実施形態において、モニタ３２を大型モニタとし、被験者が自身の姿勢を見ながら歩行するようにしてもよい。
このようにすれば、被験者は自身の歩行を矯正しながら歩くことができ、バイオフィードバック効果を得られる。【０１０７】
さらに、表示画面作成手段３６は、リサジュー図の解析結果などをもとに、ＣＧなどのアニメーションで擬人化した表示をモニタ３２に表示させるようにしてもよい。この方法によれば、被験者にわかりやすく結果表示を行うことができる。【０１０８】
（歩行状態検出装置の用途）
上述してきた歩行状態検出装置により、被験者の腰部と胸背部における動作状況が判明するため、シューズのインソールの効果を確認することが可能となる。
シューズのインソールは、現在さまざまなメーカーで開発がなされ、ランニング、登山、ウィンタースポーツなど様々な用途に適した材質及び形状となっている。【０１０９】
図１６では、２つのデータを左右両側に配置しており、それぞれのデータは読み込みボタン９０を押下することにより、変更することができる。したがって、被験者は、インソールの装着の有無又はインソールを代えて複数回各モーションセンサのデータを収集し、条件が異なる２つのデータをモニタ３２に表示させることができる。
条件を変えたデータを図１６のように１つの画面上で同時に表示することにより、一目で条件を変えた場合の歩行状態が把握できる。【０１１０】
図１６の例では、右側のデータ２の方が、前後、左右、上下の３方向のぶれが大きく、左側のデータ１の条件の方が好ましい歩行状態であると判断できる。
従来であれば、インソールの効果については、被験者が歩きやすいかどうかなどの被験者の主観的な判断しかできなかったが、歩行状態検出装置を用いることにより、客観的な判断がきわめて容易に行うことができる。【０１１１】
（歩行状態検出装置の他の用途）
歩行状態検出装置は、インソールの効果確認だけでなく、シューズの良し悪しについても確認することができる。被験者は、シューズを代えて複数回各モーションセンサのデータを収集することにより、いずれのシューズが好ましい歩行状態であるかが、客観的に容易に判断できる。【０１１２】
歩行状態検出装置は、さらにリハビリテーションの効果確認をすることができる。リハビリテーションを行う前後に、各モーションセンサのデータを収集することにより、リハビリテーションの効果が上がって好ましい歩行状態であるかが、客観的に容易に判断できる。【０１１３】
歩行状態検出装置は、さらにトレーニングやストレッチの効果確認をすることができる。トレーニングやストレッチを行う前後に、各モーションセンサのデータを収集することにより、トレーニングやストレッチの効果が上がって好ましい歩行状態であるかが、客観的に容易に判断できる。【０１１４】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月30日(2016.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、
算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備し、
前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであり、
前記算出手段は、前記モーションセンサが加速度センサの場合には、加速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかを算出し、
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させ、２か所のモーションセンサのリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線を表示させ、且つ該接続線を時間経過に伴って移動するように表示させることを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項２】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、
算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備し、
前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであり、
前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺角速度、動揺角度のいずれかを算出し、
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺角速度、動揺角度のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させ、２か所のモーションセンサのリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線を表示させ、且つ該接続線を時間経過に伴って移動するように表示させることを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項３】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、
算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備し、
各前記モーションセンサは、それぞれが３軸加速度センサ及び３軸角速度センサの組み合わせであり、
前記算出手段は、前記３軸加速度センサで検出されたデータから重力方向を検出し、前記３軸角速度センサで検出されたデータから、前記検出した重力方向に基づいて、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向の３軸直交座標系における各角速度又は角度を算出し、
前記表示画面作成手段は、前記算出手段で算出された、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれの各角速度又は各角度によるリサジュー図を重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれにおいて、２か所のモーションセンサのリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させ、２か所のモーションセンサのリサジュー図における同一時点どうしを接続する接続線を表示させ、且つ該接続線を時間経過に伴って移動するように表示させることを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項４】
モニタと、
被検者の腰部及び胸背部の２か所のそれぞれに取り付けたモーションセンサと、
モーションセンサによって計測されたデータに基づいて、前記２か所の動作状況を算出する算出手段と、
算出手段で算出された前記２か所の動作状況を重ね合わせてモニタに表示させる表示画面作成手段とを具備し、
前記表示画面作成手段は、
被験者の両足裏の画像をモニタに表示させ、両足裏の所定箇所を指示されることにより、指示された所定箇所における衝撃値を前記算出手段に算出させ、算出された衝撃値をモニタに表示させることを特徴とする歩行状態検出装置。
【請求項５】
前記モーションセンサは、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサのいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項４記載の歩行状態検出装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記モーションセンサが加速度センサの場合には、加速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかを算出することを特徴とする請求項５記載の歩行状態検出装置。
【請求項７】
前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータをフィルタリング処理して振動成分のみを抽出し、抽出した振動成分を積分処理することで動揺角速度、動揺角度のいずれかを算出することを特徴とする請求項５記載の歩行状態検出装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記モーションセンサが角速度センサの場合、角速度センサで検出されたデータを角速度とするか、または角速度センサで検出されたデータを積分処理して角度として算出することを特徴とする請求項５記載の歩行状態検出装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記モーションセンサが磁気センサの場合、磁気センサで検出されたデータを角度として算出することを特徴とする請求項５記載の歩行状態検出装置。
【請求項１０】
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺加速度、動揺速度、動揺量のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項６記載の歩行状態検出装置。
【請求項１１】
前記表示画面作成手段は、前記算出手段によって算出された動揺角速度、動揺角度のいずれかに基づいて、水平面内における前記２か所のリサジュー図を作成し、前記２か所のリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項７記載の歩行状態検出装置。
【請求項１２】
各前記モーションセンサは、それぞれが３軸加速度センサ及び３軸角速度センサの組み合わせであり、
前記算出手段は、前記３軸加速度センサで検出されたデータから重力方向を検出し、前記３軸角速度センサで検出されたデータから、前記検出した重力方向に基づいて、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向の３軸直交座標系における各角速度又は角度を算出し、
前記表示画面作成手段は、前記算出手段で算出された、重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれの各角速度又は各角度によるリサジュー図を重力方向、水平面内の歩行方向、水平面内の左右方向のそれぞれにおいて、２か所のモーションセンサのリサジュー図を重ね合わせてモニタに表示させることを特徴とする請求項４記載の歩行状態検出装置。
【国際調査報告】
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