(57)【要約】【課題】  狭いスペースに設置可能なように小型化された歩幅測定装置を提供する。【解決手段】  歩幅測定装置１０では、信号波出射部４０と信号波検出部６２とが、走行面３０が駆動される所定方向Ｘと交差する方向において、走行面３０を挟みカバー２８上に対向配置されている。信号波出射部４０は、光ビームＬ１を出射し、信号波検出部６２は光ビームＬ１の受光時にはＯＮ信号を、遮断時にはＯＦＦ信号を出力する。検出器部６０は、信号波検出部６２から続けて出力される二つのＯＦＦ信号のうち一方のＯＦＦ信号の立下り時刻と及び立上り時刻との差（移動時間）と被験者Ｓの足のサイズに基づいて移動速度を算出する。検出器部６０は、上記二つのＯＦＦ信号の出力時刻の差（ストライド時間）を算出し、移動速度とストライド時間の積によって歩幅を算出する。【選択図】  図１
2005058759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動されるベルトと、
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記走行面上の所定の高さに信号波を出射する信号波出射手段と、
前記走行面の縁部に配置され、前記信号波出射手段によって出射された信号波を受け、前記信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する信号波検出手段と、
前記信号波検出手段から続けて出力される二つの第１の信号のうち、一方の第１の信号の立ち上がり時刻と立ち下がり時刻との差演算に基づく移動時間を算出し、前記被験者の足のサイズと該移動時間との商演算に基づいて前記被験者の移動速度を算出する移動速度演算手段と、
前記二つの第１の信号の出力時刻の差演算に基づくストライド時間を算出するストライド時間演算手段と、
前記ストライド時間演算手段によって算出された前記ストライド時間と前記移動速度演算手段によって算出された前記移動速度との積演算に基づいて、前記被験者の歩幅を算出する歩幅演算手段と、
を備える歩幅測定装置。
【請求項２】
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記信号波の出射方向に所定角度傾斜するよう、前記走行面上の所定の高さに第２の信号波を出射する第２の信号波出射手段と、
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され前記第２の信号波出射手段によって出射された第２の信号波を受け、前記第２の信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記第２の信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第２の信号波検出手段と、
前記信号波検出手段及び前記第２の信号波検出手段から各々出力される第１の信号の時刻差と、前記信号波検出手段及び前記第２の信号波検出手段から各々続けて出力される第１の信号の時刻差との比較に基づいて、前記歩幅演算手段によって算出された歩幅を前記被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する左右判定手段と、
を更に備える請求項１に記載の歩幅測定装置。
【請求項３】
前記信号波出射手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、
前記信号波検出手段は、前記走行面の他方の縁部に沿う位置に前記信号波出射手段と対向配置され、前記信号波出射手段からの信号波が遮断された場合に前記第１の信号を出力し、前記信号波出射手段からの信号波を検出した場合に前記第２の信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の歩幅測定装置。
【請求項４】
前記信号波出射手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、
前記信号波検出手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置において前記信号波出射手段から出射され前記被験者の足から反射される信号波を検出するように配置され、該信号波が検出された場合に前記第１の信号を出力し、該信号波が検出されない場合に第２の信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の歩幅測定装置。
【請求項５】
被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動されるベルトと、
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記走行面上の所定の高さに第１の信号波を出射する第１の信号波出射手段と、
前記所定方向において前記第１の信号波出射手段から所定距離を隔てて配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記走行面上の所定の高さに第２の信号波を出力する第２の信号波出射手段と、
前記走行面の縁部に配置され前記第１の信号波出射手段によって出射された第１の信号波を受け、前記第１の信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記第１の信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第１の信号波検出手段と、
前記走行面の縁部に配置され前記第２の信号波出射手段によって出射された第２の信号波を受け、前記第２の信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記第２の信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第２の信号波検出手段と、
前記第１の信号波検出手段から出力される第１の信号の出力時刻と、続けて前記第２の信号波検出手段から出力される第１の信号の出力時刻との差演算に基づく移動時間を算出し、前記所定距離と該移動時間との商演算に基づいて前記被験者の移動速度を算出する移動速度演算手段と、
前記第１又は第２の信号波検出手段の一方から続けて出力される二つの第１の信号の出力時刻の差演算に基づくストライド時間を算出するストライド時間演算手段と、
前記ストライド時間演算手段によって算出された前記ストライド時間と前記移動速度演算手段によって算出された前記移動速度との積演算に基づいて、前記被験者の歩幅を算出する歩幅演算手段と、
を備える歩幅測定装置。
【請求項６】
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記第１及び第２の信号波の出射方向に所定角度傾斜するよう前記走行面上の所定の高さに第３の信号波を出射する第３の信号波出射手段と、
前記走行面の縁部に配置され前記第３の信号波出射手段によって出射された第３の信号波を受け、前記第３の信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記第３の信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第３の信号波検出手段と、
前記第１又は第２の信号波検出手段のうち一方の信号波検出手段と前記第３の信号波検出手段から各々出力される第１の信号の出力時刻の時刻差と、前記一方の信号波検出手段と前記第３の信号波検出手段から各々続けて出力される第１の信号の出力時刻の時刻差との比較に基づいて、前記歩幅演算手段によって算出された歩幅を前記被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する左右判定手段と、
を更に備える請求項５に記載の歩幅測定装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の信号波出射手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、
前記第１の信号波検出手段は、前記走行面の他方の縁部に沿う位置において前記第１の信号波出射手段と対向配置され、前記第１の信号波出射手段からの第１の信号波が遮断された場合に前記第１の信号を出力し、前記第１の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に前記第２の信号を出力し、
前記第２の信号波検出手段は、前記走行面の他方の縁部に沿う位置において前記第２の信号波出射手段と対向配置され、前記第２の信号波出射手段からの第２の信号波が遮断された場合に前記第１の信号を出力し、前記第２の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に前記第２の信号を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の歩幅測定装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の信号波出射手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、
前記第１の信号波検出手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置において前記第１の信号波出射手段から出射され前記被験者の足から反射される第１の信号波を検出するように配置され、該第１の信号波が検出された場合に前記第１の信号を出力し、該第１の信号波が検出されない場合に第２の信号を出力し、
前記第２の信号波検出手段は、前記走行面の一方の縁部に沿う位置において前記第２の信号波出射手段から出射され前記被験者の足から反射される第２の信号波を検出するように配置され、該第２の信号波が検出された場合に前記第１の信号を出力し、該第２の信号波が検出されない場合に第２の信号を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の歩幅測定装置。
【請求項９】
前記移動速度演算手段は、前記第１の信号波検出手段から出力される第１の信号及び続けて前記第２の信号波検出手段から出力される第１の信号各々の立ち上がり時刻に基づいて算出する第１の移動速度と立ち下がり時刻に基づいて算出する第２の移動速度との平均を前記移動速度として算出することを特徴とする請求項５〜８の何れか一項に記載の歩幅測定装置。
【請求項１０】
前記移動速度演算手段によって算出された移動時間が、該移動速度演算手段によって異なる時刻に算出された移動時間との所定の規則による比較に基づいて短いと判断する場合に、該移動速度演算手段によって算出された移動時間を除去する移動時間除去手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の歩幅測定装置。
【請求項１１】
被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動されるベルトと、
前記走行面の縁部に沿う位置に所定の間隔で配置され、前記所定方向に交差する方向、かつ、前記走行面上の所定の高さに信号波を出射する複数の信号波出射手段と、
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、対応の前記信号波出射手段によって出射された信号波を受け、前記信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、前記信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する複数の信号波検出手段と、
前記信号波検出手段から出力される第１の信号又は第２の信号の出力時刻と、該信号波検出手段の位置とをパラメータとする変数を含み、前記被験者の足が前記所定方向に移動することによって得られる該変数のセットにフィットする直線を検出する直線検出手段と、
前記直線検出手段によって続けて検出される二つの直線と任意の時刻を通過する直線との交点間の距離に基づいて、歩幅を算出する歩幅演算手段と、
を備える、歩幅測定装置。
【請求項１２】
前記ベルトの走行面は、一端から他端に向けて所定方向へ駆動されており、
前記変数のセットに含まれる変数のうち、該変数のセットを用いて検出された前記直線に対する誤差が所定値以内の変数であって、前記一端に最も近い位置をパラメータとして含む変数を検出し、検出した該変数に含まれている出力時刻より遅い出力時刻と、検出した該変数に含まれている位置より前記一端側の位置とをパラメータとして含む変数を検出して、検出した該変数に含まれている出力時刻を着地時刻として検出する着地時刻検出手段を更に備える、請求項１１に記載の歩幅測定装置。
【請求項１３】
前記着地時刻検出手段によって続けて検出される二つの前記着地時刻の間隔をストライド時間とし、該ストライド時間と前記歩幅との商演算に基づいて、足の速度を算出する移動速度検出手段を更に備える、請求項１２に記載の歩幅測定装置。
【請求項１４】
前記走行面の縁部に沿う位置に配置され、前記所定方向に交差する方向へ第２の信号波を出射する第２の信号波出射手段と、
前記第２の信号波の反射波を受信する第２の信号波検出手段と、
前記第２の信号波の出射時刻と受信時刻との間の時間に基づいて、前記歩幅算出手段によって算出された歩幅を前記被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する左右判定手段とを更に備える、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の歩幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルトの走行面上を走行又は歩行する被験者の歩幅の測定が可能な歩幅測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポーツクラブ等において、所定の速度で駆動されるベルトを備えた走行器、いわゆるトレッドミルが普及している。トレッドミルのベルトの走行面上を走行又は歩行（以後、併せて走行という）する被験者の歩幅を正確に測定することは、走行姿勢を確認する上で重要である。走行面上を走行する被験者の歩幅を計測する従来の歩幅測定装置としては、センサとしてビデオカメラを備え、ビデオカメラにより撮影された走行する被験者の足の画像に基づいて被験者の歩幅を算出するものがある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２７７２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の歩幅測定装置では、歩幅を高精度に測定することができるものの、ビデオカメラを設置するスペースが必要であるため、より狭いスペースにも設置可能な歩幅測定装置が望まれている。
【０００４】
本発明は、狭いスペースに設置可能なように小型化された歩幅測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る歩幅測定装置は、ベルトと、信号波出射手段と、信号波検出手段と、移動速度演算手段と、ストライド時間演算手段と、歩幅演算手段とを備える。ベルトは、被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動される。信号波出射手段は、走行面の縁部に沿う位置に配置され、所定方向に交差する方向、かつ、走行面上の所定の高さに信号波を出射する。信号波検出手段は、走行面の縁部に配置され、信号波出射手段によって出射された信号波を受け、信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する。移動速度演算手段は、信号波検出手段から続けて出力される二つの第１の信号のうち、一方の第１の信号の立ち上がり時刻と立ち下がり時刻との差演算に基づく移動時間を算出し、被験者の足のサイズと該移動時間との商演算に基づいて被験者の移動速度を算出する。ストライド時間演算手段は、二つの第１の信号の出力時刻の差演算に基づくストライド時間を算出する。歩幅演算手段は、ストライド時間演算手段によって算出されたストライド時間と移動速度演算手段によって算出された移動速度との積演算に基づいて、被験者の歩幅を算出する。
【０００６】
かかる構成によれば、センサとして走行面の縁部に沿う位置に配置された信号波出射手段と信号波検出手段とを備えることによって歩幅が算出できるので、小型化された歩幅測定装置が提供される。
【０００７】
また、本発明に係る歩幅測定装置においては、走行面の縁部に沿う位置に配置され上記所定方向に交差する方向、かつ、上記信号波の出射方向に所定角度傾斜するよう走行面上の所定の高さに第２の信号波を出射する第２の信号波出射手段と、走行面の縁部に沿う位置に配置され第２の信号波出射手段によって出射された第２の信号波を受け、第２の信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、第２の信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第２の信号波検出手段と、信号波検出手段及び第２の信号波検出手段から各々出力される第１の信号の時刻差と、信号波検出手段及び第２の信号波検出手段から各々続けて出力される第１の信号の時刻差との比較に基づいて、歩幅演算手段によって算出された歩幅を被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する左右判定手段とを更に備えることが好ましい。
【０００８】
かかる構成によれば、信号波の出射方向に対して第２の信号波はその出射方向が傾斜するように出射されるので、信号波と交差してから第２の信号波と交差するまでの時間に左右の足によって差異が生じる。したがって、信号波検出手段及び第２の信号波検出手段から各々出力される第１の信号の出力時刻の時刻差と、信号波検出手段及び第２の信号波検出手段から各々続けて出力される第１の信号の出力時刻の時刻差とを比較することによって、歩幅演算手段によって算出された歩幅が被験者の左右の足いずれによるものかを判断することができる。
【０００９】
また、本発明に係る歩幅測定装置において、信号波出射手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、信号波検出手段は、走行面の他方の縁部に沿う位置に信号波出射手段と対向配置され、信号波出射手段からの信号波が遮断された場合に第１の信号を出力し、信号波出射手段からの信号波を検出した場合に第２の信号を出力することを特徴としても良い。
【００１０】
また、本発明に係る歩幅測定装置において、信号波出射手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、信号波検出手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置において信号波出射手段から出射され被験者の足から反射される信号波を検出するように配置され、該信号波が検出された場合に第１の信号を出力し、該信号波が検出されない場合に第２の信号を出力することを特徴としても良い。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る歩幅測定装置は、ベルトと、第１の信号波出射手段と、第２の信号波出射手段と、第１の信号波検出手段と、第２の信号波検出手段と、移動速度演算手段と、ストライド時間演算手段と、歩幅演算手段とを備える。ベルトは、被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動される。第１の信号波出射手段は、走行面の縁部に沿う位置に配置され、所定方向に交差する方向、かつ、走行面上の所定の高さに第１の信号波を出射する。第２の信号波出射手段は、所定方向において第１の信号波出射手段から所定距離を隔てて配置され、所定方向に交差する方向、かつ、走行面上の所定の高さに第２の信号波を出力する。第１の信号波検出手段は、走行面の縁部に配置され第１の信号波出射手段によって出射された第１の信号波を受け、第１の信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、第１の信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する。第２の信号波検出手段は、走行面の縁部に配置され第２の信号波出射手段によって出射された第２の信号波を受け、第２の信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、第２の信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する。移動速度演算手段は、第１の信号波検出手段から出力される第１の信号の出力時刻と、続けて第２の信号波検出手段から出力される第１の信号の出力時刻との差演算に基づく移動時間を算出し、所定距離と該移動時間との商演算に基づいて被験者の移動速度を算出する。ストライド時間演算手段は、第１又は第２の信号波検出手段の一方から続けて出力される二つの第１の信号の出力時刻の差演算に基づくストライド時間を算出する。歩幅演算手段は、ストライド時間演算手段によって算出されたストライド時間と移動速度演算手段によって算出された移動速度との積演算に基づいて、被験者の歩幅を算出する。
【００１２】
かかる構成によれば、センサとして走行面の縁部に配置された第１及び第２の信号波出射手段と第１及び第２の信号波検出手段とを備えることによって歩幅が算出できるので、小型化された歩幅測定装置が提供される。
【００１３】
また、本発明に係る歩幅測定装置は、走行面の縁部に沿う位置に配置され所定方向に交差する方向、かつ、第１及び第２の信号波の出射方向に所定角度傾斜するよう走行面上の所定の高さに第３の信号波を出射する第３の信号波出射手段と、走行面の縁部に配置され第３の信号波出射手段によって出射された第３の信号波を受け、第３の信号波に前記被験者の足が交差した場合の第１の信号と、第３の信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する第３の信号波検出手段と、第１又は第２の信号波検出手段のうち一方の信号波検出手段と第３の信号波検出手段から各々出力される第１の信号の出力時刻の時刻差と、上記の一方の信号波検出手段と第３の信号波検出手段から各々続けて出力される第１の信号の出力時刻の時刻差との比較に基づいて、歩幅演算手段によって算出された歩幅を被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する左右判定手段とを更に備えることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、第１及び第２の信号波の出射方向に対して第３の信号波はその出射方向が傾斜するように出射されるので、第１又は第２の信号波の一方の信号波と交差してから第３の信号波と交差するまでの時間に左右の足によって差異が生じる。したがって、上記の一方の信号波を検出する第１又は第２の信号波検出手段のうち一方の信号波検出手段と第３の信号波検出手段とから各々出力される第１の信号の出力時刻の時刻差と、上記の一方の信号波検出手段と第３の信号波検出手段とから各々続けて出力される第１の信号の出力時刻の時刻差とを比較することによって、歩幅演算手段によって算出された歩幅が被験者の左右の足いずれによるものかを判断することができる。
【００１５】
また、本発明に係る歩幅測定装置においては、第１及び第２の信号波出射手段が、走行面の一方の縁部に沿う位置に配置され、第１の信号波検出手段と第２の信号波検出手段が以下のように構成されてもよい。第１の信号波検出手段は、ベルトの他方の縁部に沿う位置において第１の信号波出射手段と対向配置され、第１の信号波出射手段からの第１の信号波が遮断された場合に第１の信号を出力し、第１の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に第２の信号を出力する。第２の信号波検出手段は、ベルトの他方の縁部に沿う位置において第２の信号波出射手段と対向配置され、第２の信号波出射手段からの第２の信号波が遮断された場合に第１の信号を出力し、第２の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に第２の信号を出力する。
【００１６】
また、本発明に係る歩幅測定装置においては、第１及び第２の信号波出射手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、第１の信号波検出手段は、走行面の他方の縁部に沿う位置において前記第１の信号波出射手段と対向配置され、第１の信号波出射手段からの第１の信号波が遮断された場合に第１の信号を出力し、第１の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に第２の信号を出力し、第２の信号波検出手段は、走行面の他方の縁部に沿う位置において第２の信号波出射手段と対向配置され、第２の信号波出射手段からの第２の信号波が遮断された場合に第１の信号を出力し、第２の信号波出射手段からの信号波を検出した場合に第２の信号を出力することを特徴としても良い。
【００１７】
また、本発明に係る歩幅測定装置においては、第１及び第２の信号波出射手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置に配置されており、第１の信号波検出手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置において第１の信号波出射手段から出射され被験者の足から反射される第１の信号波を検出するように配置され、該第１の信号波が検出された場合に第１の信号を出力し、該第１の信号波が検出されない場合に第２の信号を出力し、第２の信号波検出手段は、走行面の一方の縁部に沿う位置において第２の信号波出射手段から出射され被験者の足から反射される第２の信号波を検出するように配置され、該第２の信号波が検出された場合に第１の信号を出力し、該第２の信号波が検出されない場合に第２の信号を出力することを特徴としても良い。
【００１８】
また、本発明に係る歩幅測定装置において、移動速度演算手段は、第１の信号波検出手段から出力される第１の信号及び続けて第２の信号波検出手段から出力される第１の信号各々の立ち上がり時刻に基づいて算出する第１の移動速度と立ち下がり時刻に基づいて算出する第２の移動速度との平均を移動速度として算出することが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、第１の信号の立ち上がり時刻から算出される第１の移動速度と第１の信号の立ち下がり時刻から算出される第２の移動速度との平均が移動速度とされるので、精度の良い移動速度が算出される。
【００２０】
また、本発明に係る歩幅測定装置は、移動速度演算手段によって算出された移動時間が異なる時刻に算出された移動時間との所定の規則による比較に基づいて短いと判断する場合に、該移動時間を除去する移動時間除去手段を更に備えることが好ましい。
【００２１】
移動速度演算手段によって算出された移動時間が異なる時刻に算出された移動時間より所定の規則による比較に基づいて短いと判断される場合に移動時間除去手段によって除去される。したがって、かかる構成の歩幅測定装置によれば、被験者の摺り足等によって発生する移動時間を除去することが可能である。
【００２２】
また、本発明の歩幅測定装置は、ベルトと、複数の信号波出射手段と、複数の信号波検出手段と、直線検出手段と、歩幅演算手段とを備える。ベルトは、被験者が走行又は歩行するための走行面を有し、所定方向に駆動される。複数の信号波出射手段は、走行面の縁部に沿う位置に所定の間隔で配置され、所定方向に交差する方向、かつ、走行面上の所定の高さに信号波を出射する。複数の信号波検出手段は、走行面の縁部に沿う位置に配置され、対応の前記信号波出射手段によって出射された信号波を受け、信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、信号波に被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する。直線検出手段は、被験者の足が所定方向に移動することによって得られる変数のセットにフィットする直線を検出する。当該変数のセットに含まれる変数は、信号波検出手段から出力される第１の信号又は第２の信号の出力時刻と、該信号波検出手段の位置とをパラメータとしている。歩幅演算手段は、直線検出手段によって続けて検出される二つの直線と任意の時刻を通過する直線との交点間の距離に基づいて、歩幅を算出する。
【００２３】
かかる構成によれば、センサとして走行面の縁部に沿う位置に配置された信号波出射手段と信号波検出手段とを備えることによって歩幅が算出できるので、小型化された歩幅測定装置が提供される。
【００２４】
本発明の歩幅測定装置において、ベルトの走行面は、一端から他端に向けて所定方向へ駆動されている。この歩幅測定装置は、着地時刻検出手段を更に備えることがきる。着地時刻検出手段は、変数のセットに含まれる変数のうち、該変数のセットを用いて検出された直線に対する誤差が所定値以内の変数であって、上記の一端に最も近い位置をパラメータとして含む変数を検出する。着地検出手段は、検出した該変数に含まれている出力時刻より遅い出力時刻と、検出した該変数に含まれている位置より前記一端側の位置とをパラメータとして含む変数を検出して、検出した該変数に含まれている出力時刻を着地時刻として検出する。なお、歩幅演算手段は、上記の任意の時刻として着地時刻を用いることができる。
【００２５】
本発明の歩幅測定装置は、更に移動速度検出手段を更に備えることができる。移動速度検出手段は、着地時刻検出手段によって続けて検出される二つの着地時刻の間隔をストライド時間とし、該ストライド時間と前記歩幅との商演算に基づいて、足の速度を算出する。かかる構成によれば、ベルトの速度を計測するセンサを用いずに、被験者の足の速度を算出することができる。
【００２６】
本発明の歩幅測定装置は、第２の信号波出射手段と、第２の信号波検出手段と、左右判定手段とを更に備えることができる。第２の信号波出射手段は、走行面の縁部に沿う位置に配置され、所定方向に交差する方向へ第２の信号波を出射する。第２の信号波検出手段は、第２の信号波の反射波を受信する。左右判定手段は、第２の信号波の出射時刻と受信時刻との間の時間に基づいて、歩幅算出手段によって算出された歩幅を被験者の左足の歩幅又は右足の歩幅に判定する。この構成によれば、歩幅が左右の足の何れによるものかを判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、センサとして走行面の縁部に沿う位置に信号波出射手段と信号波検出手段とを備えることによって、被験者の歩幅を算出することができるので、狭いスペースに設置可能な小型化された歩幅測定装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面とともに本発明による歩幅測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一又は相当の部分には同一符号を付すこととする。
【００２９】
本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置１０について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。図１に示す歩幅測定装置１０は、トレッドミル２０の走行面３０上を走行する被験者Ｓの歩幅を測定する装置である。歩幅測定装置１０は、トレッドミル２０、信号波出射部４０（信号波出射手段）、第２の信号波出射部４２（第２の信号波出射手段）、検出器部６０、及びコンピュータ９０を備えている。
【００３０】
トレッドミル２０は、その内部に一対のローラー２２，２４が平行に設置されている。ローラー２２，２４には無端ベルト２６が掛け渡されており、カバー２８の矩形状の開口部より露出する無端ベルト２６の面が走行面３０となる。駆動装置（図示せず）がローラー２２，２４の回転速度を制御することによって、無端ベルト２６の走行面３０は所定方向（図中、矢印Ｘ方向）に駆動される。
【００３１】
信号波出射部４０は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置されており、上記の所定方向に交差する方向、かつ、走行面３０に対して所定の高さに信号波Ｌ１を出射する。本実施形態では、信号波出射部４０は、信号波Ｌ１として光ビームＬ１を出射する光源であり、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されている。光ビームＬ１の出射方向は、上記の所定方向に実質的に直交する方向である。また、信号波出射部４０が光ビームＬ１を出射する所定の高さとは、走行面３０に着地した被験者Ｓの足（又は靴）の側部の先端から踵にかけて光ビームＬ１が照射される高さである。この所定の高さは、例えば、走行面３０から２、３センチの高さである。
【００３２】
第２の信号波出射部４２は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置されており、第２の信号波Ｌ２を出射する。本実施形態では、第２の信号波出射部４２は、第２の信号波Ｌ２として光ビームＬ２を出射する光源であり、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されている。第２の信号波出射部４２は、信号波出射部４０と同様の所定の高さに光ビームＬ２を出射する。また、第２の信号波出射部４２は、光ビームＬ１の出射方向に対して所定角度傾斜するよう光ビームＬ２を出射する。この所定角度については、後述する。
【００３３】
検出器部６０は、信号波検出部６２（信号波検出手段）、第２の信号波検出部６４（第２の信号波検出手段）、及び演算部６６を備えている。
【００３４】
信号波検出部６２は、トレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置において信号波出射部４０と対向配置され、信号波出射部４０によって出射された信号波Ｌ１を検出する。本実施形態では、信号波検出部６２は、光ビームＬ１を受光するための受光素子を搭載しており、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。信号波検出部６２は光ビームＬ１が遮断されたときには第１の信号を、光ビームＬ１を検出したときには第２の信号をそれぞれ演算部６６に出力する。
【００３５】
本実施形態では、光ビームＬ１と被験者Ｓの足が交差せず、光ビームＬ１を受光している場合、信号波検出部６２は第２の信号としてＯＮ信号を演算部６６に出力する。一方、光ビームＬ１と被験者Ｓの足が交差し、光ビームＬ１が遮断されている場合、信号波検出部６２は第１の信号としてＯＦＦ信号を演算部６６に出力する。
【００３６】
第２の信号波検出部６４は、トレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置において、第２の信号波Ｌ２を検出するように配置されている。本実施形態では、第２の信号波検出部６４は、光ビームＬ２を受光するための受光素子を搭載しており、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。第２の信号波検出部６４は、第２の信号波出射部４２からの光ビームＬ２が遮断されている場合には第１の信号としてＯＦＦ信号を、光ビームＬ２を受光している場合には第２の信号としてＯＮ信号を演算部６６に出力する。
【００３７】
以下、演算部６６について詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置の検出器部の構成を示す図である。図２に示す演算部６６は、タイミング検出部６７と、移動時間演算部６８、ノイズ除去部７０、移動速度演算部７２（移動速度演算手段）、ストライド時間演算部７４（ストライド時間演算手段）、歩幅演算部７６（歩幅演算手段）、データ出力部７８、及び左右判定部８０（左右判定手段）を有している。
【００３８】
以下、時刻の経過と共に走行面を走行する被験者Ｓの足が光ビームＬ１及びＬ２と交差する状態を示す図３、図３に示す状態Ａ〜Ｆを経ることによって信号波検出部６２から出力される信号のタイムチャートである図４（ａ）、同様に第２の信号波検出部６４から出力される信号のタイムチャートである図４（ｂ）を参照しつつ、演算部６６の構成要素について詳細に説明する。なお、以下の説明では、時刻の順序を表すために、添字ｎ−１及びｎを用いる。
【００３９】
タイミング検出部６７は、信号波検出部６２から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nを抽出し、移動速度演算部７２及びストライド時間演算部７４に出力する。また、タイミング検出部６７は、第２の信号波検出部６４から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ２nを抽出して、立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ２nを左右判定部８０に出力する。
【００４０】
移動時間演算部６８は、タイミング検出部６７によって出力された立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nとの差演算を実行し、その実行結果を移動時間ΔＴnとしてノイズ除去部７０に出力する。すなわち、移動時間演算部６８は、被験者Ｓの足によって光ビームＬ１が遮断されていた時間である移動時間ΔＴnをノイズ除去部７０に逐次出力する。
【００４１】
例えば、被験者Ｓの左足が図３の状態Ｄ〜Ｅに示すように走行面３０上を通過すると、図４（ａ）に示すように信号波検出部６２からはＴｓ１n〜Ｔｅ１nの間、すなわちΔＴｎの時間、ＯＦＦ信号が出力される。移動時間演算部６８は、Ｔｓ１nとＴｅ１nとの差演算の結果である移動時間ΔＴnをノイズ除去部７０に出力する。
【００４２】
ノイズ除去部７０は、移動時間演算部６８によって出力された移動時間ΔＴnと、異なる時刻に出力された移動時間とを、所定の規則に基づいて比較する。ノイズ除去部７０は、比較の結果、移動時間ΔＴnが異なる時刻に出力された移動時間よりも所定量短いと判断した場合、移動時間ΔＴnをノイズとして除去する。一方、ノイズ除去部７０は、同様の比較の結果、移動時間ΔＴnが短くないと判断した場合には、その移動時間ΔＴnを移動速度演算部７２に出力する。本実施形態では、上記所定の規則として、ノイズ除去部７０は、移動時間ΔＴnを、異なる時刻に算出された数回分の移動時間の平均による平均時間と比較し、例えば移動時間ΔＴnが上記の平均時間の１／２以下であった場合には、移動時間ΔＴnを除去する。なお、所定の規則には、異なる時刻に算出された数回分の移動時間の平均や標準偏差を用いて、移動時間ΔＴnと比較するなど、種々の規則が適用され得る。
【００４３】
移動速度演算部７２は、被験者Ｓの足のサイズＤとノイズ除去部７０から出力された移動時間ΔＴnとの商演算の結果を被験者Ｓの移動速度Ｖnとして算出する。移動速度演算部７２は、移動速度Ｖnを歩幅演算部７６及びデータ出力部７８に出力する。
【００４４】
ストライド時間演算部７４は、信号波検出部６２から続けて出力される二つのＯＦＦ信号の出力時刻の差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部７６及びデータ出力部７８に出力する。本実施形態では、タイミング検出部６７から出力される立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1との平均と、タイミング検出部６７から各々続けて出力される立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nとの平均との差演算を実行し、その実行結果を、ストライド時間Ｓｔnとする。このようにして算出されるストライド時間は被験者Ｓが一歩進むのにかかる時間である。
【００４５】
例えば、被験者Ｓの右足が図３の状態Ａ〜Ｂに示すように走行面３０上を通過すると、図４（ａ）に示すように時刻Ｔｓ１n-1からＴｅ１n-1の間ＯＦＦ信号が出力され、続けて被験者Ｓの左足が状態Ｄ〜Ｅに示すように走行面３０上を通過すると、時刻Ｔｓ１nからＴｅ１nの間ＯＦＦ信号が出力される。ストライド時間演算部７４は、タイミング検出部６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部７６に出力する。
【００４６】
このように、ストライド時間演算部７４は、タイミング検出部６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算によって、ストライド時間Ｓｔnを精度良く求めることができる。なお、ストライド時間Ｓｔnは、信号波検出部６２によって続けて出力される二つのＯＦＦ信号の立ち上がり時刻の差、或いは、立ち下がり時刻の差から求められても良い。
【００４７】
歩幅演算部７６は、移動速度演算部７２から出力された移動速度と、ストライド時間演算部７４から出力されたストライド時間との積演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの歩幅Ｗnとする。歩幅演算部７６は、算出した歩幅Ｗnをデータ出力部７８に出力する。本実施形態では、歩幅演算部７６は、移動速度演算部７２から出力された移動速度Ｖn-1とストライド時間演算部７４から出力されたストライド時間Ｓｔnとの積演算の結果を歩幅Ｗnとする。
【００４８】
左右判定部８０は、信号波検出部６２によって出力されるＯＦＦ信号の出力時刻と第２の信号波検出部６４によって出力されるＯＦＦ信号の出力時刻との差から、歩幅演算部７６で算出された歩幅の左右を判定する。
【００４９】
より具体的には、左右判定部８０は、タイミング検出部６７から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１n-1と立下り時刻Ｔｓ２n-1の時刻差Ａn-1と、タイミング検出部６７から続けて出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ２nの時刻差Ａnを求める。そして、左右判定部８０は、時刻差Ａn-1とＡnとを比較し、ＡnがＡn-1より小さければ歩幅演算部７６によって算出された歩幅Ｗnは、縁部３２に近い方の足、本実施形態では左足と判定し、逆の場合には、右足と判定する。左右判定部８０は、この判断の結果、歩幅演算部７６によって算出された歩幅Ｗnが右足あるいは左足である旨を示す信号をデータ出力部７８に出力する。
【００５０】
例えば、被験者Ｓの右足が図３の状態Ａ〜Ｃに示すように走行面３０上を通過すると、図４（ａ）に示すように時刻Ｔｓ１n-1からＯＦＦ信号が出力され、更に図４（ｂ）に示すように、時刻Ｔｓ２n-1からＯＦＦ信号が出力される。続いて、被験者Ｓの左足が図３の状態Ｄ〜Ｆに示すように走行面３０上を通過すると、図４（ａ）に示すように時刻Ｔｓ１nからＯＦＦ信号が出力され、更に図４（ｂ）に示すように、時刻Ｔｓ２nからＯＦＦ信号が出力される。左右判定部８０は、タイミング検出部６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立下り時刻Ｔｓ２n-1の時刻差Ａn-1と、立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ２nの時刻差Ａnとを比較してＡｎの方が小さいと判定し、歩幅演算部７６によって算出された歩幅Ｗnは左足である旨を示す信号をデータ出力部７８に出力する。
【００５１】
ここで、第２の信号波出射部４２が出射する光ビームＬ２に関する上記の所定角度について説明する。所定角度とは、左右判定部８０において第１計測時間（Ａｎ−１）と第２計測時間（Ａｎ）の比較が可能になる程度の角度である。より具体的には、所定角度θは、以下のようにしてもとめることが可能である。時速１０ｋｍで被験者Ｓが走行している場合、被験者Ｓは１０ｍｓの間に約２．７ｃｍ進む。すなわち、第１計測時間と第２計測時間とに１００ｍｓの差をつけるには、第２の信号波出射部４２の出射した光ビームＬ２が右足と交差する地点と、第２の信号波出射部４２の出射した光ビームＬ２が左足と交差する地点との間がＸ方向に約３０ｃｍ離れていれば良いことになる。したがって第２の信号波出射部４２と第２の信号波検出部６４との距離が８０ｃｍであるとき、所定角度θは、ｔａｎθ＝３０ｃｍ／８０ｃｍの角度となる。
【００５２】
データ出力部７８は、歩幅演算部７６によって出力された歩幅及び左右判定部８０によって出力された歩幅の左右を示す信号をコンピュータ９０及びトレッドミル２０の走行面３０を駆動する駆動装置に出力する。
【００５３】
コンピュータ９０は、物理的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリといった記憶装置、キーボードといった入力装置、ディスプレイといった表示装置などを有している。コンピュータ９０は、ＲＳ２３２Ｃのシリアルインターフェイス等を経由して歩幅測定装置１０から入力された移動速度、ストライド時間、及び歩幅の情報を記録し、歩幅の変化やストライド時間の増減に伴う移動速度の変化等をリアルタイムにグラフとして表示する。
【００５４】
次に、検出器部６０の動作について説明する。図５は、検出器部６０の動作を示すフローチャートである。なお、図５では、便宜上、検出器部６０の動作をステップＳ０１〜Ｓ１０の順に表しているが、検出器部６０の動作は図５に示す順序に限られない。
【００５５】
図５に示すように、信号波検出部６２から出力されたＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１n及び立上り時刻Ｔｅ１nがタイミング検出部６７によって抽出され、移動時間演算部６８、及び、ストライド時間演算部７４に出力される。立下り時刻Ｔｓ１nは、左右判定部８０にも出力される（ステップＳ０１）。
【００５６】
次いで、移動時間演算部６８は、立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nとの差演算を逐次実行し、その実行結果を移動時間ΔＴnとして、ノイズ除去部７０に出力する（ステップＳ０２）。
【００５７】
次いで、ノイズ除去部７０は、移動時間演算部６８によって出力された移動時間ΔＴnのうち、上述したようにノイズと判断されるものを除去し、ノイズと判断しない場合には、その移動時間ΔＴnを移動速度演算部７２に出力する（ステップＳ０３）。
【００５８】
次いで、移動速度演算部７２は、被験者Ｓの足のサイズＤとノイズ除去部７０から出力された移動時間ΔＴnの商演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの移動速度Ｖnとして歩幅演算部７６、及びデータ出力部７８に出力する（ステップＳ０４）。
【００５９】
次いで、ストライド時間演算部７４は、タイミング検出部６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、続けてタイミング検出部６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部７６、及びデータ出力部７８に出力する（ステップＳ０５）。
【００６０】
次いで、歩幅演算部７６は、移動速度演算部７２によって出力された移動速度Ｖn-1とストライド時間Ｓｔnとの積演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの歩幅Ｗnとして、データ出力部７８に出力する（ステップＳ０６）。
【００６１】
次いで、タイミング検出部６７は、第２の信号波検出部６４から出力されたＯＦＦ信号の立下り時間Ｔｓ２nを抽出して、左右判定部８０に出力する（ステップＳ０７）。左右判定部８０は、立下り時間Ｔｓ２nと立下り時間Ｔｓ１nとの時刻差Ａnを求め（ステップＳ０８）、既に求められている時刻差Ａn-1と時刻差Ａnとを比較することによって、歩幅演算部７６によって出力された歩幅Ｗｎが左右のいずれの足によるものかを判定する。左右判定部８０はその判定結果に応じて、左足あるいは右足である旨の信号をデータ出力部７８に出力する（ステップＳ０９）。
【００６２】
データ出力部７８は、被験者Ｓの移動速度Ｖn、ストライド時間Ｓｔn、及び歩幅Ｗnをコンピュータ９０やトレッドミル２０の駆動装置等に出力する。コンピュータ９０は歩幅の時間変化グラフに新たに算出された歩幅Ｗnを表示し、トレッドミル２０の駆動装置は被験者Ｓの移動速度Ｖnやストライド時間Ｓｔnに応じて走行面３０の駆動速度を調整する。
【００６３】
次いで、被験者Ｓによってトレッドミル２０の動作が停止されたか否かが検出され（ステップＳ１０）、停止された場合には検出器部６０の動作は停止し、一方、停止されていない場合には、ステップＳ０１からの一連の動作が繰り返される。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の歩幅測定装置１０によれば、センサとして走行面３０の一方の縁部３２に沿うカバー２８上に信号波出射部４０を設け、他方の縁部３４に信号波検出部６２を設けることによって、被験者Ｓの歩幅を測定することができるので、小型化された歩幅測定装置が提供される。また、本実施形態の歩幅測定装置１０は、ベルトの駆動速度を用いずとも、被験者Ｓの移動速度を算出することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態の歩幅測定装置１０によれば、光ビームＬ１を遮断してから光ビームＬ２を遮断するまでの時間が、左右の足で異なることを利用して、算出された歩幅が左右いずれの足によるものなのかを判定することができる。
【００６６】
なお、クロストークを回避するため、信号波出射部４０をトレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置に配置し、信号波検出部６２をトレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置しても良い。もしくは、第２の信号波出射部４２をトレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置に配置し、第２の信号波検出部６４をトレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置しても良い。
【００６７】
また、信号波出射部４０によって出射される信号波Ｌ１及び第２の信号波出射部４２によって出射される第２の信号波Ｌ２の波長は、同一でも良いし、異なっても良い。また、上記の信号波Ｌ１及び上記の第２の信号波Ｌ２は光パルスであっても良く、それらの周波数は、同一でも良く、異なっても良い。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態にかかる歩幅測定装置１００を説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。図６に示す歩幅測定装置１００は、第１実施形態の歩幅測定装置１０と同様のトレッドミル２０、信号波出射部４０（信号波出射手段）、第２の信号波出射部（第２の信号波出射手段）４２、コンピュータ９０を備えている。歩幅測定装置１００は、更に検出器部１６０を備えている。ここでは、第１実施形態の歩幅測定装置１０と構成の異なる検出器部１６０について説明する。
【００６９】
検出器部１６０は、信号波検出部１６２（信号波検出手段）、第２の信号波検出部１６４（第２の信号波検出手段）、及び演算部１６６を備えている。信号波検出部１６２は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置、すなわち縁部３２に沿うカバー２８上に配置され、信号波出射部４０から出射され被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ１の反射光を受光する。信号波検出部１６２は、光ビームＬ１の反射光を受光した場合には第１の信号としてＯＮ信号を演算部１６６に出力し、反射光を受光していない場合には第２の信号としてＯＦＦ信号を演算部１６６に出力する。
【００７０】
第２の信号波検出部１６４は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置、すなわち縁部３２に沿うカバー２８上に配置され、第２の信号波出射部４２から出射され被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ２の反射光を受光する。第２の信号波検出部１６４は、光ビームＬ２の反射光を受光した場合には第１の信号としてＯＮ信号を演算部１６６に出力し、反射光を受光していない場合には第２の信号としてＯＦＦ信号を演算部１６６に出力する。
【００７１】
以上のように、信号波検出部１６２及び第２の信号波検出部１６４は、第１の信号としてＯＮ信号を演算部１６６に出力する。演算部１６６は、信号波検出部１６２及び第２の信号波検出部１６４の各々から出力されるＯＮ信号に基づいて歩幅を求めるための処理を実行する。したがって、演算部１６６が歩幅を求めるための処理は、立上り時刻と立下り時刻とが逆転しているのみで、他の処理については第１実施形態の演算部６６と同様であり、構成要素も同様であるので演算部１６６の説明を省略する。
【００７２】
以上説明したように、被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ１の反射光を用いても、被験者Ｓの歩幅を求めることが可能である。また、被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ２の反射光を用いても、被験者Ｓの歩幅が左右いずれの足によるものかを判定することができる。
【００７３】
次に、本発明の第３実施形態にかかる歩幅測定装置２００について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。図７に示す歩幅測定装置２００は、第１実施形態の歩幅測定装置１０と同様のトレッドミル２０及びコンピュータ９０を備える。さらに、歩幅測定装置２００は、第１の信号波出射部２４０（第１の信号波出射手段）、第２の信号波出射部２４２（第２の信号波出射手段）、第３の信号波出射部２４４（第３の信号波出射手段）、及び検出器部２６０を備えている。
【００７４】
第１の信号波出射部２４０は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置されており、トレッドミル２０の走行面３０が駆動される所定方向（図９の参照符号Ｘ）に交差する方向、かつ、走行面に対して所定の高さに第１の信号波Ｌ１を出射する。本実施形態では、第１の信号波出射部２４０は、第１の信号波Ｌ１として光ビームＬ１を出射する光源であり、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されている。光ビームＬ１の出射方向は、上記の所定方向に実質的に直交する方向である。また、所定の高さとは第１実施形態と同様の高さである。
【００７５】
第２の信号波出射部２４２は、第１の信号波出射部２４０が設けられた位置から上記の所定方向に所定距離Ｄ隔てて配置され、所定方向に交差する方向、かつ、走行面３０に対して所定の高さに第２の信号波Ｌ２を出射する。本実施形態では、第２の信号波出射部２４２は、第２の信号波Ｌ２として光ビームＬ２を出射する光源であり、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されている。光ビームＬ２の出射方向及び走行面３０に対する高さは、光ビームＬ１と同様である。また、上記の所定距離Ｄとは、被験者Ｓの歩幅を考慮して得られる距離であり、例えば、被験者Ｓの歩幅を６０ｃｍとすると１０〜１５ｃｍの距離とされる。
【００７６】
第３の信号波出射部２４４は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置されており、第３の信号波Ｌ３を出射する。本実施形態では、第３の信号波出射部２４４は、第３の信号波Ｌ３として光ビームＬ３を出射する光源であり、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されている。上記の所定の高さ、すなわち、光ビームＬ３が通過する走行面３０に対する高さは、光ビームＬ１の高さと同様である。第３の信号波出射部２４４は、光ビームＬ１の出射方向に対して所定角度傾斜するよう光ビームＬ３を出射する。この所定角度は、第１実施形態の光ビームＬ１とＬ２それぞれの出射方向がなす角度と同様である。
【００７７】
検出器部２６０は、第１の信号波検出部２６２（第１の信号波検出手段）、第２の信号波検出部２６４（第２の信号波検出手段）、第３の信号波検出部２６５（第３の信号波検出手段）、及び演算部２６６を備えている。
【００７８】
第１の信号波検出部２６２は、トレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置において第１の信号波出射部２４０と対向配置され、第１の信号波出射部２４０によって出射された第１の信号波Ｌ１を検出する。本実施形態では、第１の信号波検出部２６２は、光ビームＬ１を受光するための受光素子を搭載しており、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。第１の信号波検出部２６２は光ビームＬ１が遮断されたときには第１の信号としてＯＦＦ信号を、光ビームＬ１を検出したときには第２の信号としてＯＮ信号をそれぞれ演算部２６６に出力する。
【００７９】
第２の信号波検出部２６４は、トレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置において第２の信号波出射部２４２と対向配置され、第２の信号波出射部２４２によって出射された第２の信号波Ｌ２を検出する。本実施形態では、第２の信号波検出部２６４は、光ビームＬ２を受光するための受光素子を搭載しており、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。第２の信号波検出部２６４は光ビームＬ２が遮断されたときには第１の信号としてＯＦＦ信号を、光ビームＬ２を検出したときには第２の信号としてＯＮ信号をそれぞれ演算部２６６に出力する。
【００８０】
第３の信号波検出部２６５は、トレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置において、第３の信号波Ｌ３を検出するように配置されている。本実施形態では、第３の信号波検出部２６５は、光ビームＬ３を受光するための受光素子を搭載しており、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。第３の信号波検出部２６５は、第３の信号波出射部２４４からの光ビームＬ３を受光している場合には第１の信号としてＯＦＦ信号を、光ビームＬ３が遮断されている場合には第２の信号としてＯＮ信号を演算部２６６に出力する。
【００８１】
以下、演算部２６６について詳細に説明する。図８は、演算部２６６の構成を示す図である。演算部２６６は、タイミング検出部２６７、移動時間演算部２６８（移動時間演算手段）、ノイズ除去部２７０（ノイズ除去手段）、移動速度演算部２７２（移動速度演算手段）、ストライド時間演算部２７４（ストライド時間演算手段）、歩幅演算部２７６（歩幅演算手段）、データ出力部２７８、及び左右判定部２８０（左右判定手段）を有している。
【００８２】
以下、時刻の経過と共に走行面を走行する被験者Ｓの足が光ビームＬ１、Ｌ２及びＬ３と交差する状態を示す図９、図９に示す状態Ａ〜Ｊを経た場合に第１の信号波検出部２６２から出力される信号のタイムチャートである図１０（ａ）、同様に第３の信号波検出部２６５から出力される信号のタイムチャートである図１０（ｂ）、同様に第２の信号波検出部２６４から出力される信号のタイムチャートである図１０（ｃ）を参照しつつ、演算部２６６の構成要素について詳細に説明する。なお、以下の説明では、時刻の順序を表すために、添字ｎ−１及びｎを用いる。
【００８３】
タイミング検出部２６７は、第１の信号波検出部２６２から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１n、第２の信号波検出部２６４から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ２nと立上り時刻Ｔｅ２nをそれぞれ抽出し、移動速度演算部２７２及びストライド時間演算部２７４に出力する。また、タイミング検出部２６７は、第３の信号波検出部２６６から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ３nを抽出して、立下り時刻Ｔｓ１nとＴｓ２nと共に、Ｔｓ３nを左右判定部２８０に出力する。
【００８４】
移動時間演算部２６８は、本実施形態では、タイミング検出部２６７によって出力された立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ２nとの差演算を実行し、その実行結果を移動時間ΔＴｓnとしてノイズ除去部２７０に出力する。また、移動時間演算部２６８は、タイミング検出部２６７によって出力された立上り時刻Ｔｅ１nと立上り時刻Ｔｅ２nとの差演算を実行し、その実行結果を移動時間ΔＴｅnとしてノイズ除去部に出力する。すなわち、移動時間演算部２６８は、被験者Ｓの足によって光ビームＬ１が遮断されてから光ビームＬ２が遮断されるまでの時間である移動時間をノイズ除去部２７０に逐次出力する。
【００８５】
例えば、被験者Ｓの右足が図９の状態Ｆ〜Ｊに示すように走行面３０上を通過すると、図１０（ａ）に示すように第１の信号波検出部２６２からはＴｓ１n〜Ｔｅ１nの間、ＯＦＦ信号が出力される。また、第２の信号波検出部２６４からは、図１０（ｃ）に示すようにＴｓ２n〜Ｔｅ２nの間、ＯＦＦ信号が出力される。移動時間演算部２６８は、Ｔｓ１nとＴｓ２nとの差演算の結果である移動時間ΔＴｓn、Ｔｅ１nとＴｅ２nとの差演算の結果である移動時間ΔＴｅnをノイズ除去部２７０に出力する。
【００８６】
なお、本実施形態では、移動時間演算部２６８は、移動時間としてΔＴｓn及びΔＴｅnをノイズ除去部２７０に出力しているが、いずれか一方のみを出力しても良い。
【００８７】
ノイズ除去部２７０は、第１実施形態のノイズ除去部７０と同様に、移動時間演算部２６８から出力された移動時間のうち、ノイズと判断されるものを除去し、一方、ノイズと判断しない移動時間については、移動速度演算部２７２に出力する。ノイズ除去部２７０の処理については、第１実施形態説明のノイズ除去部７０と同様であるので、詳細についての説明を省略する。
【００８８】
移動速度演算部２７２は、第１の信号波出射部２４０と第２の信号波出射部２４２との間の所定距離Ｄとノイズ除去部２７０から出力された移動時間との商演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの移動速度Ｖnとして歩幅演算部２７６に出力する。本実施形態では、移動速度演算部２７２は、上記所定距離Ｄとノイズ除去部２７０から出力された移動時間ΔＴｓnとの商演算によって求められる移動速度Ｖｓnと、所定距離Ｄと移動時間ΔＴｅnとの商演算によって求められた移動速度Ｖｅnとの平均を移動速度Ｖnとして、歩幅演算部２７６に出力する。なお、移動速度演算部２７２は、上記の移動速度Ｖｓn及び移動速度Ｖｅnのいずれか一方を移動速度Ｖnとしても良い。
【００８９】
ストライド時間演算部２７４は、第１の信号波検出部２６２又は第２の信号波検出部２６４のうちの一方から続けて出力される二つのＯＦＦ信号の出力時刻の差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部２７６及びデータ出力部２７８に出力する。
【００９０】
本実施形態では、ストライド時間演算部２７４は、タイミング検出部２６７から出力される立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1との平均と、タイミング検出部２６７から各々続けて出力される立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nとの平均との差演算を実行し、その実行結果を、ストライド時間Ｓｔnとする。このようにして算出されるストライド時間Ｓｔnは被験者Ｓが一歩進むのにかかる時間である。
【００９１】
例えば、被験者Ｓの右足が図９の状態Ａ〜Ｂに示すように走行面３０上を通過すると、図１０（ａ）に示すように時刻Ｔｓ１n-1からＴｅ１n-1の間ＯＦＦ信号が出力され、続けて被験者Ｓの左足が状態Ｆ〜Ｇに示すように走行面３０上を通過すると、時刻Ｔｓ１nからＴｅ１nの間ＯＦＦ信号が出力される。ストライド時間演算部２７４は、タイミング検出部２６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部２７６に出力する。
【００９２】
このように、ストライド時間演算部２７４は、タイミング検出部２６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算によって、ストライド時間Ｓｔnを精度良く求めることができる。なお、ストライド時間Ｓｔnは、立下り時刻Ｔｓ１n-1とＴｓ１nとの差、または、立上り時刻Ｔｅ１n-1とＴｅ１nとの差から求められても良い。
【００９３】
歩幅演算部２７６は、移動速度演算部２７２から出力された移動速度と、ストライド時間演算部２７４から出力されたストライド時間との積演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの歩幅Ｗnとする。歩幅演算部２７６は算出した歩幅Ｗnをデータ出力部２７８に出力する。本実施形態では、歩幅演算部２７６は、移動速度演算部２７２から出力された移動速度Ｖn-1とストライド時間演算部２７４から出力されたストライド時間Ｓｔnとの積演算の結果を歩幅Ｗnとする。
【００９４】
左右判定部２８０は、第１の信号波検出部２６２または第２の信号波検出部２６４の一方から出力されるＯＦＦ信号の出力時刻と第３の信号波検出部２６５から出力されるＯＦＦ信号の出力時刻との差から、歩幅演算部２７６で算出された歩幅の左右を判定する。
【００９５】
より具体的には、本実施形態では、左右判定部２８０は、タイミング検出部２６７から出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１n-1と立下り時刻Ｔｓ３n-1との時刻差Ａn-1と、タイミング検出部２６７から続けて出力されるＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ３nとの時刻差Ａnを求める。そして、左右判定部２８０は、時刻差Ａn-1とＡnとを比較し、ＡnがＡn-1より小さければ歩幅演算部２７６によって算出された歩幅Ｗnは、縁部３２に近い方の足、本実施形態では左足と判定し、逆の場合には、右足と判定する。左右判定部２８０は、この判断の結果、歩幅演算部２７６によって算出された歩幅Ｗnが右足あるいは左足である旨を示す信号をデータ出力部２７８に出力する。データ出力部２７８については、第１実施形態のデータ出力部７８と同様の構成を有するので、説明を省略する。
【００９６】
次に、歩幅測定装置２００の検出器部２６０における動作について、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、図１１は、便宜上、検出器部２６０の動作をステップＳ２１〜Ｓ３１の順に表しているが、検出器部２６０の動作は図１１に示す順序に限られない。
【００９７】
図１１に示すように、第１の信号波検出部２６２から出力されたＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ１n及び立上り時刻Ｔｅ１nがタイミング検出部２６７によって抽出され、移動時間演算部２６８、及び、ストライド時間演算部２７４に出力される。立下り時刻Ｔｓ１nは、左右判定部２８０にも出力される（ステップＳ２１）。
【００９８】
次いで、第３の信号波検出部２６５から出力されたＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ３nがタイミング検出部２６７によって抽出され、左右判定部２８０に出力される（ステップＳ２２）。
【００９９】
次いで、第２の信号波検出部２６４から出力されたＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓ２n及び立上り時刻Ｔｅ２nがタイミング検出部２６７によって抽出され、移動時間演算部２６８、及び、ストライド時間演算部２７４に出力される（ステップＳ２３）。
【０１００】
次いで、移動時間演算部２６８は、立下り時刻Ｔｓ１nと立下り時刻Ｔｓ２nとの差演算、立上り時刻Ｔｅ１nと立上り時刻Ｔｅ２nとの差演算を逐次実行し、実行結果を移動時間ΔＴｓn、ΔＴｅnとしてそれぞれノイズ除去部２７０に出力する（ステップＳ２４）。
【０１０１】
次いで、ノイズ除去部２７０は、移動時間演算部２６８によって出力された移動時間ΔＴｓn、ΔＴｅnのうち、上述したようにノイズと判断されるものを除去し、ノイズと判断しない場合には、移動時間ΔＴｓn、ΔＴｅnを移動速度演算部２７２に出力する（ステップＳ２５）。
【０１０２】
次いで、移動速度演算部２７２は、所定距離Ｄとノイズ除去部２７０から出力された移動時間ΔＴｓn、ΔＴｅnの商演算を実行し、移動速度Ｖｓn、Ｖｅnを算出し、ＶｓnとＶｅnとの平均を移動速度Ｖnとして歩幅演算部２７６、及びデータ出力部２７８に出力する（ステップＳ２６）。
【０１０３】
次いで、ストライド時間演算部２７４は、タイミング検出部２６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１n-1と立上り時刻Ｔｅ１n-1の平均時刻と、続けてタイミング検出部２６７から出力された立下り時刻Ｔｓ１nと立上り時刻Ｔｅ１nの平均時刻との差演算を実行し、その実行結果をストライド時間Ｓｔnとして歩幅演算部２７６、及びデータ出力部２７８に出力する（ステップＳ２７）。
【０１０４】
次いで、歩幅演算部２７６は、移動速度演算部２７２によって出力された移動速度Ｖn-1とストライド時間Ｓｔnとの積演算を実行し、その実行結果を被験者Ｓの歩幅Ｗnとして、データ出力部２７８に出力する（ステップＳ２８）。
【０１０５】
次いで、左右判定部２８０は、立下り時間Ｔｓ３nと立下り時間Ｔｓ１nとの時刻差Ａnを求め（ステップＳ２９）、既に求められている時刻差Ａn-1と時刻差Ａnとを比較することによって、歩幅演算部２７６によって出力された歩幅Ｗｎが左右のいずれの足によるものかを判定する。左右判定部２８０はその判定結果に応じて、左足あるいは右足である旨の信号をデータ出力部２７８に出力する（ステップＳ３０）。
【０１０６】
データ出力部２７８は、被験者Ｓの移動速度Ｖn、ストライド時間Ｓｔn、及び歩幅Ｗnをコンピュータ９０やトレッドミル２０の駆動装置等に出力する。コンピュータ９０は歩幅の時間変化グラフに新たに算出された歩幅Ｗnを表示し、トレッドミル２０の駆動装置は被験者Ｓの移動速度Ｖnやストライド時間Ｓｔnに応じて走行面３０の駆動速度を調整する。
【０１０７】
次いで、被験者Ｓによってトレッドミル２０の動作が停止されたか否かが検出され（ステップＳ３１）、停止された場合には検出器部２６０の動作は停止し、一方、停止されていない場合には、ステップＳ２１からの一連の動作が繰り返される。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態の歩幅測定装置２００によれば、センサとして走行面３０の一方の縁部３２に沿うカバー２８上に第１の信号波出射部２４０及び第２の信号波出射部２４２を設け、他方の縁部３４に第１の信号波検出部２６２及び第２の信号波検出部２６４を設けることによって、被験者Ｓの歩幅を測定することができるので、小型化された歩幅測定装置が提供される。また、本実施形態の歩幅測定装置２００は、ベルトの駆動速度を用いずとも、被験者Ｓの移動速度を算出することができる。
【０１０９】
さらに、本実施形態の歩幅測定装置２００によれば、光ビームＬ１を遮断してから光ビームＬ３を遮断するまでの時間が、左右の足で異なることを利用して、算出された歩幅が左右いずれの足によるものなのかを判定することができる。
【０１１０】
なお、クロストークを回避するため、第１の信号波出射部２４０及び第２の信号波出射部２４２をトレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置に配置し、第１の信号波検出部２６２及び第２の信号波検出部２６４をトレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置しても良い。もしくは、第３の信号波出射部２４４をトレッドミル２０の他方の縁部３４に沿う位置に配置し、第３の信号波検出部２６５をトレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置に配置しても良い。
【０１１１】
また、第１の信号波出射部２４０によって出射される第１の信号波Ｌ１、第２の信号波出射部２４２によって出射される第２の信号波Ｌ２、及び第３の信号波出射部２４４によって出射される第３の信号波Ｌ３、の波長は、同一でも良いし、異なっても良い。また、上記の第１の信号波Ｌ１、上記の第２の信号波Ｌ２、及び上記の第３の信号波Ｌ３は光パルスであっても良く、それらの周波数は、同一でも良く、異なっても良い。
【０１１２】
次に、本発明の第４実施形態にかかる歩幅測定装置３００を説明する。図１２は、本発明の第４実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。図１２に示す歩幅測定装置３００は、第１実施形態の歩幅測定装置１０と同様のトレッドミル２０、コンピュータ９０、第３実施形態と同様の第１の信号波出射部２４０（第１の信号波出射手段）、第２の信号波出射部２４２（第２の信号波出射手段）、第３の信号波出射部２４４（第３の信号波出射手段）を備えている。歩幅測定装置１００は、更に検出器部３６０を備えている。ここでは、第１実施形態の歩幅測定装置１０、第３実施形態の歩幅測定装置２００と構成の異なる検出器部３６０について説明する。
【０１１３】
検出器部３６０は、第１の信号波検出部３６２（第１の信号波検出手段）、第２の信号波検出部３６４（第２の信号波検出手段）、第３の信号波検出部３６５（第３の信号波検出手段）、及び演算部３６６を備えている。
【０１１４】
第１の信号波検出部３６２は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置、すなわち縁部３２に沿うカバー２８上に配置され、信号波出射部２４０から出射され被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ１の反射光を受光する。第１の信号波検出部３６２は、光ビームＬ１の反射光を受光した場合には第１の信号としてＯＮ信号を演算部３６６に出力し、反射光を受光していない場合には第２の信号としてＯＦＦ信号を演算部３６６に出力する。
【０１１５】
第２の信号波検出部３６４は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置、すなわち縁部３２に沿うカバー２８上に配置され、第２の信号波出射部２４２から出射され被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ２の反射光を受光する。第２の信号波検出部３６４は、光ビームＬ２の反射光を受光した場合には第１の信号としてＯＮ信号を演算部３６６に出力し、反射光を受光していない場合には第２の信号としてＯＦＦ信号を演算部３６６に出力する。
【０１１６】
第３の信号波検出部３６５は、トレッドミル２０の一方の縁部３２に沿う位置、すなわち縁部３２に沿うカバー２８上に配置され、第３の信号波出射部２４４から出射され被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ３の反射光を受光する。第３の信号波検出部３６５は、光ビームＬ３の反射光を受光した場合には第１の信号としてＯＮ信号を演算部３６６に出力し、反射光を受光していない場合には第２の信号としてＯＦＦ信号を演算部３６６に出力する。
【０１１７】
以上のように、第１の信号波検出部３６２、第２の信号波検出部３６４、及び第３の信号波検出部３６５は、第１の信号としてＯＮ信号を演算部３６６に出力する。演算部３６６は、１の信号波検出部３６２、第２の信号波検出部３６４、及び第３の信号波検出部３６５の各々から出力されるＯＮ信号に基づいて歩幅を求めるための処理を実行する。したがって、演算部３６６が歩幅を求めるための処理は、立上り時刻と立下り時刻とが逆転しているのみで、他の処理については第３実施形態の演算部２６６と同様であり、構成要素も同様であるので演算部３６６の説明を省略する。
【０１１８】
以上説明したように、被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ１の反射光及びＬ２の反射光を用いても、被験者Ｓの歩幅を求めることが可能である。また、被験者Ｓの足によって反射される光ビームＬ３の反射光を用いても、被験者Ｓの歩幅が左右いずれの足によるものかを判定することができる。
【０１１９】
以上本発明の第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形例を構成できる。例えば、被験者Ｓが走行面３０において着地すべき位置を拘束しないように、複数の信号波出射部と信号波検出部を設置してもよい。これにより被験者Ｓの足と光ビームとが交差した時間を複数の信号波検出部の出力から選択できるので、被験者Ｓがどの位置に着地しても歩幅を算出することができる。
【０１２０】
また、信号波出射部４０、第２の信号波出射部４２、第１の信号波出射部２４０、第２の信号波出射部２４２、第３の信号波出射部２４４は、光ビームに代えて、超音波あるいは電波等を出射する送信器を搭載しても良い。これに応じて、信号波検出部６２、第２の信号波検出部６４、信号波検出部１６２、第２の信号波検出部１６４、第１の信号波検出部２６２、第２の信号波検出部２６４、第３の信号波検出部２６５、第１の信号波検出部３６２、第２の信号波検出部３６４、第３の信号波検出部３６５には、超音波あるいは電波等を受信するためのディテクターを用いることができる。
【０１２１】
以下、本発明の第５実施形態に係る歩幅測定装置について説明する。図１３は、本発明の第５実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。図１３に示す歩幅測定装置４００は、第１の実施形態の歩幅測定装置１０と同様のトレッドミル２０及びコンピュータ９０を備える。更に、歩幅測定装置４００は、複数の信号波出射部（信号波出射手段）４０２、複数の信号波検出部（信号波検出手段）４０４、第２の信号波出射部（第２の信号波出射手段）４０６、第２の信号波検出部（第２の信号波検出手段）４０８、及び演算部４１０を備えている。
【０１２２】
複数の信号波出射部４０２は各々、走行面３０の縁部に沿う位置において、隣り合う信号波検出部４０２と所定距離隔てて設けられている。本実施形態において、複数の信号波出射部４０２は、縁部３２に沿うカバー２８上に設けられている。複数の信号波出射部４０２は各々、所定方向Ｘに交差する方向、かつ、走行面３０上の所定の高さに信号波を出射する。この信号波は、例えば光ビームであることができる。また、所定の高さとは、第１実施形態の光ビーム１の走行面３０に対する高さと同様である。
【０１２３】
複数の信号波検出部４０４は、走行面３０の縁部に沿う位置に配置され、対応の信号波出射手段４０２によって出射された信号波を受ける。本実施の形態において、複数の信号波検出部４０４は、縁部３４に沿うカバー２８上に配置されている。
【０１２４】
複数の信号波検出部４０４は、信号波に被験者の足が交差した場合の第１の信号と、信号波に前記被験者の足が交差しない場合の第２の信号とを出力する。本実施の形態において、信号波すなわち信号波出射部４０２からの光ビームに被験者の足が交差し、当該光ビームが遮断された場合に、信号波検出部４０４は、ＯＦＦ信号を演算部４１０に出力する。一方、信号波出射部４０２からの光ビームに被験者の足が交差せず、当該光ビームを受光した場合に、信号波検出部４０４は、ＯＮ信号を演算部４１０に出力する。
【０１２５】
第２の信号波出射部４０６は、走行面３０の縁部に沿う位置に配置されている。第２の信号波出射部４０６は、所定方向Ｘに交差する方向に第２の信号波を出射する。第２の信号波出射部４０６は、第２の信号波の出射時刻を、演算部４１０に出力する。本実施の形態において、第２の信号波出射部４０６は、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されており、第２の信号波として超音波を出射する。
【０１２６】
第２の信号波検出部４０８は、走行面３０の縁部に沿う位置において、第２の信号波の反射波を受信する。第２の信号波検出部４０８は、第２の信号波の受信時刻を、演算部４１０に出力する。第２の信号波検出部４０８は、本実施形態において、第２の信号波検出部４０８は、縁部３２に沿うカバー２８上に配置されており、第２の信号波出射部４０６から出射されて被験者の足によって反射される超音波を受信する。
【０１２７】
以下、演算部４１０について説明する。図１４は、第５実施形態に係る演算部の構成を示す図である。図１４に示す演算部４１０は、物理的にプロセッサ、及びメモリ等の要素によって構成されている。演算部４１０は、機能的には、直線検出部（直線検出手段）４１２、着地時刻検出部（着地時刻検出手段）４１４、歩幅演算部（歩幅演算手段）４１６、ストライド時間演算部４１８、移動速度演算部（移動速度演算手段）４２０、左右判定部（左右判定手段）４２２、及びデータ出力部４２４を有している。
【０１２８】
直線検出部４１２は、信号波検出部４０４からの信号（ＯＮ信号及びＯＦＦ信号）を受ける。信号波検出部４０４は、ＯＦＦ信号の立下り時刻Ｔｓと立上り時刻Ｔｒを当該信号の出力元である信号波検出部４０４を識別可能な態様で検出する。例えば、直線検出部４１２は、当該直線検出部４１２と複数の信号波検出部４０４とを結ぶ複数の信号線のうちどの信号線を介して伝送された信号であるかによって、当該信号の出力元である信号波検出部４０４を識別する。
【０１２９】
以下、説明の便宜上、”ｉ”を信号検出部４０４の識別番号とし、走行面３０ａの一端に近い信号波検出部４０４から順に１から昇順で整数の識別番号を付して説明する。また、Ｔｓｉ，Ｔｒｉと記す立下り時刻，立上り時刻は各々、識別番号ｉの信号検出部４０４からの信号に基づいて検出された立下り時刻Ｔｓ，立上り時刻Ｔｒとする。
【０１３０】
図１５は、直線検出部の直線検出処理の概念を示す図である。図１５において、横軸は、所定方向Ｘにおける信号波検出部４０４の位置を示しており、縦軸は時間を示している。図１５において、白抜きの円は、立下り時刻Ｔｓを一つのパラメータとする変数を示しており、白抜きの四角は、立上り時刻Ｔｒを一つのパラメータとする変数を示している。
【０１３１】
直線検出部４１２は、信号波検出部４０４から出力される立下り時刻Ｔｓｉ又は信号波検出部４０４から各々出力される立上り時刻Ｔｒｉと、対応の信号波検出部４０４の所定方向Ｘにおける位置とをパラメータとする変数を生成する。直線検出部４１２は、被験者の足が走行面３０上を所定方向Ｘに通過することによって得られる一群の変数からなる変数のセットを生成する。直線検出部４１２は、当該変数のセットにフィットする直線を検出する。以下、立下り時刻Ｔｓが変数におけるパラメータである場合について、説明する。
【０１３２】
直線検出部４１２は、変数のセットにフィットする直線を検出するために、変数のパラメータである信号検出部４０４の位置が一端３４ａに近い順にｉ番目の変数とｉ＋１番目の変数とを用いて、次式（１）によって傾きＳｌを算出する。
【数１】
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直線検出部４１２は、式（１）におけるｉを２から初めて、所定数の傾きが安定している場合に、例えば、式（１）によるi＝２の場合の傾きとｉ＝２の変数を通過する直線を検出する。図１５には、直線検出部４１２によって検出された直線Ｌｎ−１，Ｌｎ，Ｌｎ＋１が示されている。なお、”ｎ”は、時間方向における順序を表すインデックスである。
【０１３３】
着地時刻検出部４１４は、被験者の足の走行面３０への着地時刻を検出する。着地時刻を検出するために、着地時刻検出部４１４は、上記の変数のセットに含まれる変数のうち、当該変数のセットを用いて検出された直線Ｌｎに対する誤差が所定値以内の変数であって、信号検出部４０４の位置として最も一端３０ａに近い位置をパラメータとして含む変数を検出する。着地時刻検出部４１４は、検出した当該変数に含まれている立下り時刻Ｔｓより遅い立下り時刻Ｔｓと、検出した当該変数に含まれている位置より一端３０ａに近い位置をパラメータとして含む変数を上記の変数のセットから検出する。着地時刻検出部４１４は、検出した変数に含まれている立下り時刻Ｔｓを着地時刻Ｔｌｎとして検出する（図１５参照）。
【０１３４】
歩幅演算部４１６は、被験者Ｓの歩幅を算出する。具体的に、歩幅演算部４１６は、着地時刻Ｔｌｎを通過する直線と、直線Ｌｎ，直線Ｌｎ−１との交点Ｃｎ，Ｃｎ−１を検出する。歩幅演算部４１６は、交点Ｃｎ，Ｃｎ−１から特定される所定方向Ｘにおける距離を歩幅Ｗｎとして算出する（図１５参照）。
【０１３５】
ストライド時間演算部４１８は、被験者Ｓが一歩に要する時間、すなわちストライド時間を算出する。ストライド時間演算部４１８は、着地時刻Ｔｌｎと着地時刻Ｔｌｎ−１との間の時間を算出し、当該時間をストライド時間Ｔｓｎとする（図１５参照）。
【０１３６】
移動速度演算部４２０は、被験者Ｓの足の速度（移動速度）を算出する。移動速度演算部４２０は、歩幅Ｓｎとストライド時間Ｔｓｎとの商演算の結果を、被験者Ｓの足の速度Ｖｎとして算出する。
【０１３７】
左右判定部４２２は、上記の歩幅Ｗｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、及び足の速度Ｖｎが被験者Ｓの左右の足の何れによるものかを判定する。具体的に、左右判定部４２２は、第２の信号波の出射時刻を第２の信号波出射部４０６から受け、第２の信号波の反射波の受信時刻を第２の信号波検出部４０８から受ける。左右判定部４２２は、当該受信時刻と当該出射時刻との差を算出することによって、伝搬時間Ｔｔｎを算出する。左右判定部４２２は、伝搬時間Ｔｔｎを直前に算出した伝搬時間Ｔｔｎ−１と比較することによって、伝搬時間Ｔｔｎが短い場合には、本実施形態では左足である旨の判定結果を出力する。
【０１３８】
データ出力部４２４は、上記の歩幅Ｗｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、足の速度Ｖｎ、左右の足の判定結果を含むデータを、コンピュータ９０に出力する。コンピュータ９０は、データ出力部４２４からのデータを受け、当該データに含まれる歩幅Ｗｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、足の速度Ｖｎ、及び左右の足の判定結果に関する画面を出力する。コンピュータ９０は、例えば、該データに含まれる歩幅Ｗｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、足の速度Ｖｎ、及び左右の足の判定結果をグラフ化してなる画面を出力することができる。
【０１３９】
以下、演算部４１０の動作について説明する。図１６は本発明の第５実施形態に係る演算部の動作を示すフローチャートである。図１６に示すように、演算部４１０では、まず、直線検出部４１２が、上記の変数のセットから直線Ｌｎを検出（ステップＳ５１）。次いで、着地時刻検出部４１４が、当該変数のセットと直線Ｌｎとを用いて、着地時刻Ｔｌｎを検出する（ステップＳ５２）。
【０１４０】
次いで、歩幅演算部４１６が、着地時刻Ｔｌｎを通過する直線と、直線Ｌｎ，直線Ｌｎ−１それぞれとの交点Ｃｎ，Ｃｎ−１を検出し、交点Ｃｎ，Ｃｎ−１によって特定される距離を、歩幅Ｗｎとして算出する（ステップＳ５３）。
【０１４１】
次いで、ストライド時間演算部４１８が、着地時刻Ｔｌｎと着地時刻Ｔｌｎ−１との間の時間をストライド時間Ｔｓｎとして算出する（ステップＳ５４）。そして、移動速度演算部４２０が、歩幅Ｗｎとストライド時間Ｔｓｎとの商演算によって、被験者Ｓの足の速度（移動速度）Ｖｎを算出する（ステップＳ５５）。
【０１４２】
次いで、左右判定部４２２が、歩幅Ｗｎ、移動速度Ｖｎ、及びストライド時間Ｔｓｎが被験者Ｓの左右の足の何れによるものかを上述したように判定し（ステップＳ５６）、データ出力部４２４が、歩幅Ｗｎ、移動速度Ｖｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、及び左右判定部４２２の判定結果を含むデータを、コンピュータ９０に出力する（ステップＳ５７）。以上によって、コンピュータ９０の画面に、歩幅Ｗｎ、移動速度Ｖｎ、ストライド時間Ｔｓｎ、及び足の左右の判定結果が表示される。
【０１４３】
次いで、被験者Ｓによってトレッドミル２０の動作が停止されたか否かが検出され（ステップＳ５８）、停止された場合には演算部４１０の動作は停止し、一方、停止されていない場合には、ステップＳ５１からの一連の動作が繰り返される。
【０１４４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることができることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置の検出器部の構成を示す図である。
【図３】図３は、時刻の経過と共に走行面を走行する被験者Ｓの足が光ビームＬ１及びＬ２と交差する状態を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、図３に示す状態を経ることによって、信号波検出部から出力される信号のタイミングチャートである。図４（ｂ）は、図３に示す状態を経ることによって、第２の信号波検出部から出力される信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る歩幅測定装置の検出器部の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係る検出器部の構成を示す図である。
【図９】図９は、時刻の経過と共に走行面を走行する被験者Ｓの足が光ビームＬ１、Ｌ３、Ｌ２と交差する状態を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９に示す状態を経ることによって、第１の信号波検出部から出力される信号のタイミングチャートである。図１０（ｂ）は、図９に示す状態を経ることによって、第３の信号波検出部から出力される信号のタイミングチャートである。図１０（ｃ）は、図９に示す状態を経ることによって、第２の信号波検出部から出力される信号のタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る歩幅測定装置の検出器部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第４実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５実施形態に係る歩幅測定装置を概略的に示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５実施形態に係る演算部の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、直線検出部の直線検出処理の概念を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第５実施形態に係る演算部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４６】
１０，１００，２００，３００…歩幅測定装置、２０…トレッドミル、２２，２４…ローラー、２６…無端ベルト、２８…カバー、３０…走行面、４０…信号波出射部、２４０…第１の信号波出射部、４２，２４２…第２の信号波出射部、２４４…第３の信号波出射部、６０，１６０，２６０，３６０…検出器部、６２…信号波検出部、２６２…第１の信号波検出部、６４，１６４，２６４，３６４…第２の信号波検出部、２６５…第３の信号波検出部、６６，１６６，２６６，３６６…演算部、６７，２６７…タイミング検出部、６８，２６８…移動時間演算部、７０，２７０…ノイズ除去部、７２，２７２…移動速度演算部、７４，２７４…ストライド時間演算部、７６，２７６…歩幅演算部、７８，２７８…データ出力部、８０、２８０…左右判定部、９０…コンピュータ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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