(57)【要約】【課題】歩行練習のデータを記録して、練習状況を定量的に把握し、過去のデータとの比較により練習データを診断装置に応用することができる足跡分析装置を提供すること。【解決手段】歩行画像を取り込む画像取り込み装置２と、この画像取り込み装置２の画像を演算処理する画像演算装置３と、この画像演算装置３の演算結果を表示する表示装置４と、演算結果を記憶する記憶装置とを備え、画像演算装置３が、取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、表示装置４が床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示するようにする。【選択図】  図１
2004248794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行画像を取り込む画像取り込み装置と、該画像取り込み装置の画像を演算処理する画像演算装置と、該画像演算装置の演算結果を表示する表示装置と、該演算結果を記憶する記憶装置とを備え、前記画像演算装置が、前記取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、前記表示装置が該床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示することを特徴とする足跡分析装置。
【請求項２】
前記画像演算装置が、歩行者の歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算又は統計演算処理を行い、前記表示装置が該演算結果の一部又は全部を表示することを特徴とする請求項１記載の足跡分析装置。
【請求項３】
前記記憶装置が、歩行者記号、歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算結果、又は統計演算処理結果を測定毎に記憶し、前記画像演算装置が、測定毎のデータの比較演算を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の足跡分析装置。
【請求項４】
前記表示装置を歩行者の略正面方向に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の足跡分析装置。
【請求項５】
画像演算装置が、２次元座標の一方の座標軸で右ステップ幅を累積し、他方の座標軸で左ステップ幅を累積するとともに、各ステップ幅毎の座標を演算し、該座標を座標グラフ上に表示させることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の足跡分析装置。
【請求項６】
画像演算装置が、健常者の基準座標が縦となるように、画像を所要角度回転させて表示させることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の足跡分析装置。
【請求項７】
画像演算装置が、各足の立脚位置毎の中点軌跡を表示させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の足跡分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高齢者や足腰の不自由な人、足腰の手術後のリハビリ患者等の使用に適した足跡分析装置に関し、特に、練習のデータを記録することができる足跡分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歩行練習は、高齢者や足腰の不自由な人や、手術後の患者等のリハビリにおいて多く採用され、なかでも、平行棒型の歩行装置はこの練習の補助をなす器具として多用されている。この平行棒型の歩行装置は、一対の平行棒を支柱により手摺り状に略水平に配設したものからなり、平行棒につかまって歩行することにより、足腰の訓練を行うようになっている。
一方、足跡分析装置は、このような歩行練習の際に使用されるものであり、従来の足跡分析装置は、歩行後に足や靴などに付けた粉の位置から足跡位置の解析をしたり、床全面に張り巡らせた歩行位置検出センサを用いて、歩行後に解析をしたり、足に赤外線を反射するマーカーを取り付け、赤外線カメラでその歩行挙動を解析するとともに、床に設けた足の力を検出する床反力計によりその足跡位置を分析するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の足跡分析装置においては、足の裏に粉を付けたり、足にマーカーを付けたりするわずらわしさがあったり、床全面に張り巡らせた歩行位置検出センサは価格が高かったり、赤外線カメラによるマーカーの挙動解析は床反力計と同時に用いるため価格が高かったりすることから、実質的には普及率が低いという現状がある。
したがって、歩行練習を実施しても、歩行挙動に関する定量的な練習データの把握が困難となり、これにより、医者や理学療法士において、練習状況の定量的な把握がしにくい問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の足跡分析装置が有する問題点に鑑み、歩行練習のデータを記録して、練習状況を定量的に把握し、過去のデータとの比較により練習データを診断装置に応用することができる足跡分析装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の足跡分析装置は、歩行画像を取り込む画像取り込み装置と、該画像取り込み装置の画像を演算処理する画像演算装置と、該画像演算装置の演算結果を表示する表示装置と、該演算結果を記憶する記憶装置とを備え、前記画像演算装置が、前記取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、前記表示装置が該床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示することを特徴とする。
【０００６】
この足跡分析装置では、前記画像演算装置が、前記取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、前記表示装置が該床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示することから、歩行練習者は、左右の各足毎の挙動を認識しながら、自らの歩行姿勢や歩行足位置等を自らの目で視認しながら歩行をすることができる。
【０００７】
この場合において、前記画像演算装置が、歩行者の歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算又は統計演算処理を行い、前記表示装置が該演算結果の一部又は全部を表示することができる。
【０００８】
これにより、歩行練習者は、自らの歩行姿勢、すなわち足や膝の傾き、場合によっては腰の左右の傾きやバランス、円滑な歩行かどうかなどを自らの目で視認しながら歩行をすることができる。
【０００９】
また、前記記憶装置が、歩行者記号、歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算結果、又は統計演算処理結果を測定毎に記憶し、前記画像演算装置が、測定毎のデータの比較演算を行うことができる。
【００１０】
これにより、過去のデータとの比較などにより、練習の進歩状況や回復度などを定量的に把握することができ、上記データとともに有効に活用することにより、医者や理学療法士は患者の歩行練習を有効に進めることが可能となり、短期間の歩行練習を実現することができる。
【００１１】
また、前記表示装置を歩行者の略正面方向に設けることができる。
【００１２】
これにより、歩行者は下を向くことなく、正面方向を向いた状態で歩行の練習をすることが可能となる。
【００１３】
さらに、画像演算装置が、２次元座標の一方の座標軸で右ステップ幅を累積し、他方の座標軸で左ステップ幅を累積するとともに、各ステップ幅毎の座標を演算し、該座標を座標グラフ上に表示させることができる。
【００１４】
これにより、片方の足が悪い場合は、一般にその反対側の足のステップ幅が小さくなるため、このステップ幅の累積値が徐々に遅れることになり、ステップ幅毎の座標は、左右のステップ幅の差の大きさに対応して、健常者の基準座標からずれて表示されることから、歩行練習者等は座標グラフを見ることにより、どちら側の足が異常であるか、異常の程度がどの程度であるかを一目で知ることができる。
【００１５】
そして、画像演算装置が、健常者の基準座標が縦となるように、画像を所要角度回転させて表示させることができる。
【００１６】
これにより、足の異常な側や異常の程度の確認をより容易にすることができる。
【００１７】
また、画像演算装置が、各足の立脚位置毎の中点軌跡を表示させることができる。
【００１８】
これにより、歩行者における左右中心位置の左右片寄り具合を直感的に分かりやすくすることができる。すなわち、真っ直ぐ歩いているか、曲がって歩いているかが一目で理解することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の足跡分析装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例を示す斜視図であり、１は歩行者、１ａは右足、１ｂは左足、２はビデオカメラ等からなる画像取り込み装置を示している。
この足跡分析装置は、画像取り込み装置２により歩行者１の歩行挙動を略正面方向から取り込み、取り込んだ画像をパソコンなどの画像処理装置３に電送し、該画像処理装置３が内蔵する画像演算装置により歩行足跡の分析を行い、その演算結果を表示装置４に表示する。
また、画像演算装置の演算結果は、画像処理装置が内蔵する記憶装置により記憶される。
なお、図において、５は歩行床面、６は平行棒であり、一対の平行棒６ａ、６ｂを４本の支柱７と歩行床面５とによって略水平に支持している。
【００２１】
歩行の正確さや、回復度合い、リハビリの効果などの評価を受ける歩行者１は、歩行床面５において、中心線１１に沿ってできるだけ真っ直ぐに、画像取り込み装置２に向かって歩行する。
このとき、画像取り込み装置２は、歩行者１の歩行挙動を取り込み、その画像信号を画像処理装置３に電送する。
この画像信号は、例えば図２のようになり、少なくとも歩行者１の右足１ａと左足１ｂは必ず画面内に存在するようにする。
【００２２】
次に、画像処理装置３において、前画面との比較により移動体としての歩行者１の存在は容易に把握でき、また画面の下側から順次走査することにより、各足位置の存在を容易に把握することができる。
また、歩行を行えば、必ず左足１ｂ、右足１ａと交互に足位置が画面の下方向に移動すること、片足が移動中は反対側の足位置は停止していること、足位置は一般には画面において、歩行者の最下側に位置すること、右足１ａは画面の左側に位置すること、左足１ｂは画面の右側に位置すること、左足は右足より画面の右側に位置すること、右足は左足より画面の左側に位置すること等の条件から、左足１ｂ、右足１ａと容易に区別してその挙動を把握することができる。
【００２３】
また、歩行時には両足が同時に移動することはなく、片足が動き始めたときには反対側の足は必ず止まっていることから、止まっている足位置を演算することができる。
さらに、動画像（動いている足）と静止画像（止まっている足）との違いは、前画面と次画面とを常時比較演算することにより簡単に区別することができる。
ただし、片足が固定していても、足首などは微妙に動くので、このような微少運動は無視し、事前に定めた一定位置以上に大きく動く場合を動画像と決めることができる。
【００２４】
また、画像処理装置３において、画面の奥から手前（上から下）にかけての位置をＸ座標、左から右方向をＹ座標と定義すると、その各足位置が、画面のどの位置に存在するかを見ることにより、床面５における各足位置のＸ座標、Ｙ座標を容易に知ることができる。
以上の足位置の演算は上記に限るものではなく、例えば足位置にマーカーを取り付け、このマーカーの位置検出、床面に設けた床反力信号などの組み合わせにより求めることも可能である。
【００２５】
以上の分析により明らかとなった、歩行者の各足の位置とその時間変化から演算した足跡をＸ−Ｙ平面上にプロットすると例えば図３のようになる。ここで、左右の足の色を変えて表示、又は図３のように左足は左足らしく、右足は右足らしく区別して表示すると、大変理解しやすくなる。
ここで、必要とする歩行の演算内容には、左右の足の区別、右足３０、３２、３４の座標位置、左足３１、３３、３５の座標位置、左右の歩隔４０、左足のステップ幅４１、４３、４５、右足のステップ幅４２、４４、ストライド４６、３０と３１の中点座標３０ａ、３１と３２の中点座標３１ａ、３２と３３の中点座標３２ａ、３３と３４の中点座標３３ａ、３４と３５の中点座標３４ａ、３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを折れ線又は直線近似した３６及び図示しない歩行速度等がある。
なお、左足のステップ幅４１に右足のステップ幅４２を加算したものがストライド４６となる。
破線で示す中央線Ｘからの各足跡位置までの歩隔４７、４８の時間変化、又は３６を取ればふらつきに対するデータが得られる。すなわち、歩行者の進行方向が左又は右に曲がっているか、真っ直ぐ歩いているか、真っ直ぐ歩いていても左右にふらついているかどうかなどが一目で理解できる。
このように、演算結果として得られた歩隔４０、左足のステップ幅４１、右足のステップ幅４２、ストライド４６、中心位置３０ａ、ふらつき３６、歩行速度などは、瞬時値や平均値などに区別し、画像処理装置３の記憶装置に保存、記録される。合わせて、以下の演算結果に関しても、同様に統計処理されて記憶装置に保存、記録される。
【００２６】
図４（ａ）は、安定した正常な健常者の歩行状況における足の移動位置を示した一例であり、横軸は時間経過、縦軸は画像処理装置により演算された各足毎のＸ位置の変化状況を示している。
人の歩行では、必ず交互に各足を前に出しながら歩行するため、必ず、着地している足と移動している足とに分離することができる。
床面に着地していても足首は微少な動きをしているが、そのような微少運動を無視すると、同図に示すごとく時間経過に対して停滞する領域３０、３１、３２、３３、３４などが存在する。そして、これらが着地時の足の位置（立脚位置と呼ぶ）を示し、これらの間に移動している足位置（遊脚位置と呼ぶ）のデータが続く。すなわち、３０、３２、３４は右足の、３１、３３は左足の足跡（立脚位置）を示している。
このとき、３０と３１の距離４１が左足のステップ幅、３１と３２の距離４２が右足のステップ幅であり、両者の加算結果４６がストライドとなる。歩行速度はこれらデータ全体の傾斜から容易に計算することができる。
また、３０１は両足が着地している時間幅を示し、両脚支持期と呼ぶ。３０２は左足３１が着地、右足が移動中の時間幅を示し、左足単脚支持期と呼ぶ。３０３は両脚支持期であり、３０４は右足３２が着地、左足が移動中の時間軸を示し、右足単脚支持期と呼ぶ。３０５は両脚支持期である。
例えば、３０１＋３０２＋３０３＋３０４＝Ｌとすると、Ｌは左足の１周期分に相当し、３０１／Ｌ、又は３０３／Ｌを両脚支持率と呼ぶ。また、３０２／Ｌ又は３０４／Ｌを単脚支持率と呼ぶ。
通常の健康な歩行者における安定した滑らかな歩行ではこの両脚支持期が約１０％、単脚支持期が約４０％となる。
なお、実際の歩行では、これらのデータは一歩一歩ばらつきがあるので、平均値を計算して表示するとよい。左右の足幅４０、４７、４８などは両足の着地位置におけるＹ値より簡単に算出することができる。
なお、図５（ａ）は図４（ａ）に対して、縦軸を上下反対にして表示し、なおかつ右側には横軸をＹとして、Ｘ−Ｙ座標上に足位置を表示している。ここで、各記号において同一のものには同符合を付した。また、足位置表示において、右足３０、３２、３４はハッチングを施し、左足３１、３３は黒く塗りつぶすことにより、足位置と左右の区別を明確にしている。また足位置３５は遊脚位置を示している。
このように表示すれば、時間的な歩行動作、空間的な足位置表示の両方が同時表示されており、歩行者にとっても、サポートする理学療法士にとっても大変理解しやすい表示となる。
【００２７】
一方、図４（ｂ）は、左片麻痺患者などのように左足が悪く、例えば右足を大きく前に踏み出せず（右ステップ４２が小さい）、右足の遊脚時間（３０２）が短い人の歩行状況を示した一例であり、横軸は時間経過、縦軸は画像演算装置により演算された各足毎のＸ位置の変化状況を示している。
この場合も、演算方法、結果の記号は図４（ａ）と共通であるが、左足が悪いため、左足のステップ幅４１の大きさに比べて右足のステップ幅４２の大きさが小さいことがわかる。
また、左足単独で長時間立てないため、左足単脚支持期３０２が右足単脚支持期３０４に比較して短くなっている。この場合、両脚支持期３０１、３０３の長さが一致せず、また健常者の１０％に比較してその割合が大きくなっている。同様に単脚支持期３０２、３０４の長さが上述のように一致せず、健常者の４０％に比較して短くなっている。したがって、かなりぎこちない歩き方であり、滑らかさはなく、これにより長時間の歩行は困難と推定される。
なお、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対して、縦軸を上下反対にして表示し、なおかつ右側には横軸をＹとして、Ｘ−Ｙ座標上に足位置を表示している。機能、作用効果は図５（ａ）と同様である。
このように、左右のステップ幅のアンバランスデータや両脚支持期、単脚支持期の割合から、不具合個所や歩行の滑らかさ、安定さなどが明確になり、今後の治療方針の決定や、また過去のデータとの対比などにより、歩行の回復度なども知ることができ、歩行の診断のための有用なデータとなる。
【００２８】
図６は、このようなデータを別の角度から演算し、表示した一例である。図において、横軸５０は、右足のみの右ステップ幅４２、４４の距離累積値であり、縦軸５１は左足のみの左ステップ幅４１、４３、４５などの距離累積値であり、黒点５２、５３、５４等は足跡位置を、第１歩目から第ｎ歩目までの左右の各ステップ幅毎の座標として座標グラフ上にプロットしたものである。
また、図６において、（ａ）は健常者、（ｂ）は左片麻痺、（ｃ）は右片麻痺の場合の一般的な歩行例を示している。
【００２９】
同図（ａ）の健常者の場合は、左ステップ幅、右ステップ幅とも均等なので黒点５２は斜め４５度の直線（基準座標）５２ａ上に位置する。
これに対し、同図（ｂ）の左片麻痺の場合は、左ステップ幅に比して右ステップ幅が小さいので、右ステップ幅の累積値が徐々に遅れるため、黒点５３は斜め４５度の直線５２ａの上側に位置し、直線近似すると５３ａとなる。
また、同図（ｃ）の右片麻痺の場合は右ステップ幅に比して左ステップ幅が小さいので、左ステップ幅の累積値が徐々に遅れるため、黒点５４は斜め４５度の直線５２ａの下側に位置し、直線近似すると５４ａとなる。
【００３０】
図７は、図６の各図を反時計方向、すなわち左方向に４５度回転して表示した場合を示している。
したがって、この図７の縦軸５２ａに対して（ａ）の健常者の場合は５２ａ上に黒点が位置するが、（ｂ）の左片麻痺の場合は５２ａの左側、（ｃ）の右片麻痺の場合は５２ａの右側に黒点が位置することとなり、これにより、健常者に比してどちら側の足が異常であるか、異常の程度がどの程度か、過去のデータとの比較により、練習成果、又は回復の度合いなどを一目で知ることができる。
【００３１】
図８は、図７を実際の物理量に変換する場合の説明図であり、同図（ａ）の横軸はＡ（右ステップ幅累積５０）、縦軸はＢ（左ステップ幅の累積５１）、斜め４５度の軸を各Ｐ軸、Ｑ軸としており、歩行データ例５４の座標値をＡ、Ｂ直交座標では（Ａ、Ｂ）、又はＰ、Ｑ座標軸では（Ｐ、Ｑ）と定義している。
したがって、図８（ａ）より幾何学的に、
Ｐ＝Ａ／√２−Ｂ／√２・・・（１）
Ｑ＝Ａ／√２＋Ｂ／√２・・・（２）
が得られる。
【００３２】
また、図８（ｂ）は横軸をＲ＝√２Ｐ、縦軸をＳ＝√２Ｑ、言い換えれば、図８（ａ）における図全体を反時計方向に４５度回転して横軸をＰ、縦軸をＱとし、さらに√２倍に拡大表示した結果を示している。
したがって、歩行データ５４の座標（Ｒ、Ｓ）は、前記式（１）、（２）より、
Ｒ＝Ａ−Ｂ・・・（３）
Ｓ＝Ａ＋Ｂ・・・（４）
すなわち、横軸Ｒは右ステップ幅と左ステップ幅の差の累計値、縦軸Ｓは右ステップ幅＋左ステップ幅、すなわち各ストライドの累計値、したがって歩行者の進行位置となる。
【００３３】
図９は、歩行時における表示装置４での表示内容の一例を示しており、図において、１２は画像取り込み装置により取り込んだ画像を、１３は図８（ｂ）の演算結果をそれぞれ示している。
これらの表示は、パソコンなどを使用することにより、歩行練習中にほぼ実時間で演算しながら表示、記録することが可能である。
ここでの画像１２は、取り込んだ画像の各画素情報を一旦画像処理装置３の記憶装置に取り込んでおき、表示時に画像が左右反転、すなわち鏡面反転するように表示させている。
表示の範囲は、図２の取り込んだ画像全てを左右反転して表示してもよいし、図９のように歩行面を中心に拡大して表示してもよい。
【００３４】
また、図９において、演算結果１３は右片麻痺の場合を示したが、上記説明したように、図７の演算内容を縦、横軸ともに√２倍しているため、横軸６０（右−左）はステップ幅差累積値、縦軸６１は歩行者の進行位置を示しており、歩行足跡データ６２の傾向、すなわち直線近似６２ａが進行位置６１のどちら側に傾斜しているかを目視で確認するだけで、どちらの足が悪いか、正常に踏み出せないかを瞬時に確認、判断することが可能となる。
また、同時に直線近似６２ａからのばらつきを見ることにより、安定性も容易に確認することができる。
【００３５】
この表示装置は、図１に示したように歩行者の略正面方向に設けており、歩行者１は図９の表示結果を見ながら歩行の練習を行うことができる。自らの歩行姿勢、すなわち足や膝の傾き、場合によっては腰の左右の傾きやバランスなどを自らの目で視認しながら歩行をすることにより、歩行者は下を向くことなく、正面方向を向いた状態で歩行の練習が可能となる。
ここで、図９の表示画像１２において、左右反転表示しているため、右足１ａは、画面の向かって右側に、左足１ｂは画面の向かって左側に表示されている。
したがって、歩行者は頭の中で深く思考することなく、自らの歩行挙動を理解し、自らの目で視認できるので、アンバランスな部分を修正したり、傾きを是正しながらの歩行練習が可能となる。
【００３６】
なお、表示装置４は、パソコンなどの表示装置を使用すれば簡単に移動することができるので、正しい歩行姿勢を保った状態で自らの歩行姿勢の視認や修正を行うために、歩行者の視線の高さに設置することが最も望ましい。
また、目の悪い歩行者のためには、表示装置を例えば大型のプロジェクターなどとし、パソコンにより好みの大きさに拡大して表示することもできる。
なお、左右の反転表示として、歩行者の正面に鏡を垂直に設置し、歩行者は鏡に映った自らの歩行姿勢を見ながら歩行練習を実施する方式があるが、鏡の場合では拡大表示をすることができない。
また、凹面鏡を使用すれば、拡大は可能であるが、床面が歪んだり、拡大率を変更したりすることはできない。さらに、鏡の場合には、床面を傾斜させないために通常は垂直に設置するが、これにより、特に歩行者が興味を持って視認したい足元が下側となり、正しく正面を見ながらの姿勢が取れなくなる欠点もある。
【００３７】
これらの画面１２、１３は、歩行練習に合わせて実時間で演算、表示できることから、歩行者はこれらの画面を同時に視認しながら歩行の練習を行うことができる。
ただし、右画面１３は、上記に限ることなく、図３に示した歩行足跡や、図４〜図６に示すような内容であってもよいし、これら内の複数のものを同時に表示することも可能である。
また、中央線１１に対しての左右のずれ量、又は蛇行性を表示することも可能である。
【００３８】
一方、図１０は、本発明の他の実施例を示したものであり、図１に示す実施例とは、画像取り込み装置２の位置を歩行者１の正面方向ではなく背面方向に設置した点が異っている。
この場合の表示装置４の表示結果の一例を図１１に示す。
この画像取り込み装置２からは、歩行者１の後姿を捉えることが可能となり、左右反転することなく、図１１の左画面１４のようにそのまま右足１ａが右側に、左足１ｂが左側に位置するように表示装置４に表示することができる。
なお、図１１に示す右側の演算結果１３は、図９の場合と同様であり、作用効果も同じである。
【００３９】
図１２は、前記各実施例の足跡分析装置の信号の流れを示したものであり、画像取り込み装置２で取り込んだ画像信号は、図示しない画像入力ボードを介して画像処理装置３に送られて演算処理される。
画像処理装置３は、平均化処理などの統計処理機能も合わせ持っており、これらの画像処理装置３としては例えばパソコンなどを使用することができる。
その演算結果は表示装置４に表示され、また、記憶装置によりこれらの演算結果を記憶したり、読み出したりすることができる。
また、この記憶装置では、パソコン等を用いて、画像処理装置３において得られた練習データを、フロッピディスク等の可搬記録媒体に記録することもできる。
さらに、表示装置４では、演算結果の時間的な変動値の表示、フロッピディスク等の記録媒体から読み出した過去の練習データとの比較表示などを行うことも可能である。
また、過去の練習結果との比較、再生なども可能であり、その結果は表示装置４に送られ、表示される。
【００４０】
かくして、本実施例の足跡分析装置によれば、前記画像演算装置が、前記取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、前記表示装置が該床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示することから、歩行練習者は、左右の各足毎の挙動を認識しながら、自らの歩行姿勢、すなわち足や膝の傾き、場合によっては腰の左右の傾きやバランスなどを自らの目で視認しながら歩行をすることができ、また、表示装置を適正な位置に設置することにより、歩行者は下を向くことなく正面方向を向いた状態で歩行の練習をすることが可能となる。
ここで、表示画像は正面からの撮影の場合には左右反転表示しており、後面からの撮影の場合には左右反転しないで表示しているため、右足は、画面の向かって右側に、左足は画面の向かって左側に表示されている。したがって、歩行者は頭の中で深く思考することなく、自らの歩行挙動を理解し、自らの目で視認できるので、アンバランスを修正したり、傾きを是正しながらの歩行練習が可能となる。
なお、表示装置４はパソコンなどの表示装置を使用すれば、簡単に移動可能であり、歩行者の視線の高さに設置することができ、正しい歩行姿勢を保った状態で自らの歩行姿勢の視認、修正が可能となる。また、目の悪い歩行者のためには、表示装置を例えば大型のプロジェクターなどとし、パソコンによりお好みの大きさに拡大して表示することができる。
また、歩行練習者の歩行速度や、歩隔、左右の歩幅の違い、ふらつき具合などを演算、統計処理、表示、記憶することができる。また、過去のデータとの比較などにより、練習の進歩状況や回復度などを定量的に把握することができ、上記データとともに有効に活用することにより、医者や理学療法士は患者の歩行練習を有効に進めることが可能となり、短期間の歩行練習を実現することができる。
【００４１】
以上のように、各実施例の足跡分析装置では、歩行速度や、歩隔、左右のステップ幅の違い、ふらつき具合などを、実時間で演算、統計処理、表示、記憶することができ、これらのデータを今後の治療や診断に有効に活用することにより、医者や理学療法士が患者の歩行練習を有効に進めることができる。その結果、短期間に練習を実施することが可能となる。
【００４２】
以上、本発明の足跡分析装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、図６〜図８において、必要に応じて、左と右の座標軸を逆方向に取って表示することができるようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の足跡分析装置によれば、前記画像演算装置が、前記取り込んだ画像から左右の足の区別を行うとともに、各足の床面接触位置及び床面接触位置の各足毎の経時変化を演算し、前記表示装置が該床面接触位置と各足毎の経時変化とを表示することから、歩行練習者は、左右の各足毎の挙動を認識しながら、自らの歩行姿勢や歩行足位置等を自らの目で視認しながら歩行をすることができる。
【００４４】
また、前記画像演算装置が、歩行者の歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算又は統計演算処理を行い、前記表示装置が該演算結果の一部又は全部を表示することにより、歩行練習者は、自らの歩行姿勢、すなわち足や膝の傾き、場合によっては腰の左右の傾きやバランス、歩行の滑らかさなどを自らの目で視認しながら歩行をすることができる。
【００４５】
また、前記記憶装置が、歩行者記号、歩行速度、左右の足の間隔、前後の足の間隔、片足毎の前後の間隔、左右のふらつき、両脚支持率、及び／又は単脚支持率の演算結果、又は統計演算処理結果を測定毎に記憶し、前記画像演算装置が、測定毎のデータの比較演算を行うことにより、過去のデータとの比較などにより、練習の進歩状況や回復度などを定量的に把握することができ、上記データとともに有効に活用することにより、医者や理学療法士は患者の歩行練習を有効に進めることが可能となり、短期間の歩行練習を実現することができる。
【００４６】
また、前記表示装置を歩行者の略正面方向に設けることにより、歩行者は下を向くことなく、正面方向を向いた状態で歩行の練習をすることが可能となる。
【００４７】
さらに、画像演算装置が、２次元座標の一方の座標軸で右ステップ幅を累積し、他方の座標軸で左ステップ幅を累積するとともに、各ステップ幅毎の座標を演算し、該座標を座標グラフ上に表示させることにより、片方の足が悪い場合は、一般にその反対側の足のステップ幅が小さくなるため、このステップ幅の累積値が徐々に遅れることになり、ステップ幅毎の座標は、左右のステップ幅の差の大きさに対応して、健常者の基準座標からずれて表示されることから、歩行練習者等は座標グラフを見ることにより、どちら側の足が異常であるか、異常の程度がどの程度であるかを一目で知ることができる。
【００４８】
そして、画像演算装置が、健常者の基準座標が縦となるように、画像を所要角度回転させて表示させることにより、足の異常な側や異常の程度の確認をより容易にすることができる。
【００４９】
また、画像演算装置が、各足の立脚位置毎の中点軌跡を表示させることにより、真っ直ぐ歩いているか、曲がって歩いているか、真っ直ぐ歩いていても左右にふらついていないかどうかなどの歩行の安定性をも容易に一目で理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の足跡分析装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】同足跡分析装置において画像取り込み装置により取り込んだ画像の例を示す図である。
【図３】歩行後の各足の着地位置を連続的に表示した図である。
【図４】（ａ）は正常な人の歩行状況を示すグラフ、（ｂ）は正常でない人の歩行状況を示すグラフである。
【図５】図４に対して縦軸を上下反対にして表示したもので、（ａ）は正常な人の歩行状況を示すグラフ、（ｂ）は正常でない人の歩行状況を示すグラフである。
【図６】左右のステップ幅を座標軸で累積して、各ステップ幅毎の座標を表示した例を示し、（ａ）は健常者、（ｂ）は左片麻痺、（ｃ）は右片麻痺の歩行状況を示す座標グラフである。
【図７】図６のグラフを反時計回りに４５度回転した座標グラフである。
【図８】図７の座標グラフの内容を実際の物理量に変換する場合の説明図である。
【図９】表示装置における表示例を示す図である。
【図１０】画像取り込み装置を歩行練習者の背面側に配置した例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す足跡分析装置の表示装置における表示例を示す図である。
【図１２】データ処理の流れを示すチャート図である。
【符号の説明】
１    歩行者
１ａ  右足
１ｂ  左足
２    画像取り込み装置
３    演算装置
４    表示装置
５    歩行床面
６    平行棒
７    支柱
１１  中央線
１２  左画面
１３  右画面
１４  左画面
３０、３２、３４  右足の足跡
３１、３３、３５  左足の足跡
３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ  足跡間中心
３０１、３０１  両脚支持期
３０２、３０４  単脚支持期
４０  歩隔
４１、４３、４５  左足のステップ幅
４２、４４  右足のステップ幅
４６  ストライド
４７  左足の中心線からの歩隔
４８  右足の中心線からの歩隔
５０  右ステップ幅の累積軸
５１  左ステップ幅の累積軸
５２  健常者のデータ
５３  左片麻痺患者のデータ
５４  右片麻痺患者のデータ
６０  右ステップ幅−左ステップ幅差の累積軸
６１  進行位置を示す軸
６２  右片麻痺患者のデータ
【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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