(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行動作計測部での計測結果に基づいて、歩行動作分析部が被験者の歩行動作を分析するようにした歩行動作分析装置において、
前記歩行動作計測部の計測結果から、被験者の１歩毎の歩幅を算出し、毎歩の歩幅のばらつきが一定幅以内に収束すれば被験者が定常歩行中であると判定し、その定常歩行中であるか否かの判定結果を前記歩行動作分析部に与える定常歩行判定部を有し、
前記歩行動作分析部は、定常歩行している間の計測結果について前記歩行動作の分析を行うことを特徴とする歩行動作分析装置。
【請求項２】
歩行動作計測部での計測結果に基づいて、歩行動作分析部が被験者の歩行動作を分析するようにした歩行動作分析装置において、
前記歩行動作計測部の計測結果から、被験者の１歩毎の関節角度の最大値を算出し、毎歩の関節角度の最大値が一定幅以内に収束すれば被験者が定常歩行中であると判定し、その定常歩行中であるか否かの判定結果を前記歩行動作分析部に与える定常歩行判定部を有し、
前記歩行動作分析部は、定常歩行している間の計測結果について前記歩行動作の分析を行うことを特徴とする歩行動作分析装置。
【請求項３】
前記計測結果が所定時間を経過しても前記一定幅以内に収束しない場合に、異常歩行と判定し、報知を行う異常歩行判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の歩行動作分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の歩行動作を分析するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康意識の高まりから、単に歩くだけでなく、如何に姿勢良く綺麗に歩くか、或いは如何にエクササイズ効果を高められるか等の歩き方の解析も行われている。
【０００３】
同様に、歩き方の解析では、特許文献１には、被験者装置の歩行計測部で計測された歩行データをネットワークを介して指導者装置に送信し、指導者装置では、被験者の歩行データを解析して、その解析結果を見た指導者が被験者を指導することで、遠隔で被験者の転倒予防の指導を行えるようにした転倒予防指導支援システムが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、２次元圧力分布センサから歩行パラメータ（ストライド長、ステップ長、歩隔、遊脚時間等）を算出し、レーダーチャート表示を行う歩行パターン処理方法および装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４５７８６号公報
【特許文献２】特開平９−９１４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術は、歩行動作の計測・分析を目的として、歩行パラメータを算出して、その結果を表示している。しかしながら、一般的には、歩行開始から４歩目以降を分析対象区間としているが、上述の特許文献１，２には分析対象区間に関しての記述は特になく、分析精度が低かったり、或いは指導員や医師などが動作分析の対象区間を定めるので、煩雑になったり、被験者によって対象区間（すなわち条件）が異なる等の問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、歩行動作の分析の精度や安定性を向上するとともに、分析条件を統一することができる歩行動作分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の歩行動作分析装置は、歩行動作計測部での計測結果に基づいて、歩行動作分析部が被験者の歩行動作を分析するようにした歩行動作分析装置において、前記歩行動作計測部の計測結果から、被験者の１歩毎の歩幅を算出し、毎歩の歩幅のばらつきが一定幅以内に収束すれば被験者が定常歩行中であると判定し、その定常歩行中であるか否かの判定結果を前記歩行動作分析部に与える定常歩行判定部を有し、前記歩行動作分析部は、定常歩行している間の計測結果について前記歩行動作の分析を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の歩行動作分析装置は、歩行動作計測部での計測結果に基づいて、歩行動作分析部が被験者の歩行動作を分析するようにした歩行動作分析装置において、前記歩行動作計測部の計測結果から、被験者の１歩毎の関節角度の最大値を算出し、毎歩の関節角度の最大値が一定幅以内に収束すれば被験者が定常歩行中であると判定し、その定常歩行中であるか否かの判定結果を前記歩行動作分析部に与える定常歩行判定部を有し、前記歩行動作分析部は、定常歩行している間の計測結果について前記歩行動作の分析を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、歩行動作計測部で計測された被験者の歩行動作を、歩行動作分析部が、その計測された種々のパラメータから、たとえば歩行姿勢を評価したり、運動能力を評価したりする等の所期の目的に沿って分析するようにした歩行動作分析装置において、定常歩行判定部を設ける。そして、その定常歩行判定部は、前記歩行動作計測部における歩幅などの所定のパラメータの計測結果の時間変化などから、被験者が定常歩行中であるか否かを判定し、その判定結果を前記歩行動作分析部に与え、該歩行動作分析部に、定常歩行している間の計測結果のみで分析動作を行わせる。
【００１０】
したがって、歩行動作計測部から得られたデータを入力するだけで、歩行動作分析の前段階の処理として、歩行が定常状態となる区間を求めることができる。これによって、前記歩行動作分析部における歩行動作の分析の精度や安定性を向上することができるとともに、分析条件を統一することができる。
【００１１】
また、前記定常歩行判定部は、前記歩行動作計測部の計測結果から、１歩毎の歩幅を算出し、毎歩の歩幅のばらつきが一定幅以内に収束すれば前記定常歩行と判定することで、歩行データの１歩毎の歩幅を算出すれば、簡便に定常状態となる区間を求めることができる。
【００１２】
さらにまた、前記定常歩行判定部は、前記歩行動作計測部の計測結果から、１歩毎の関節角度の最大値を算出し、毎歩の関節角度の最大値が一定幅以内に収束すれば前記定常歩行と判定することで、歩行データの１歩毎の関節角度の最大値を算出すれば、簡便に定常状態となる区間を求めることができる。
【００１３】
また、本発明の歩行動作分析装置は、前記計測結果が所定時間を経過しても前記一定幅以内に収束しない場合に、異常歩行と判定し、報知を行う異常歩行判定部をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、前記ばらつきが所定時間、たとえば全歩行区間において定常状態が出現しなければ、異常歩行判定部が異常歩行と判定し、指導者や医師などに報知する。
【００１５】
したがって、被験者の歩行異常の発見や、データの再計測に役立てることができる。また、計測時に被験者が心理的圧迫を感じた場合に異常歩行となることがあるので、計測時の被験者の心理状態を考慮した計測条件の設定に役立てることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の歩行動作分析装置は、以上のように、歩行動作計測部で計測された被験者の歩行動作を、歩行動作分析部が、その計測された種々のパラメータから、たとえば歩行姿勢を評価したり、運動能力を評価したりする等の所期の目的に沿って分析するようにした歩行動作分析装置において、定常歩行判定部を設け、その定常歩行判定部が、前記歩行動作計測部における歩幅などの所定のパラメータの計測結果の時間変化などから、被験者が定常歩行中であるか否かを判定し、その判定結果を前記歩行動作分析部に与え、該歩行動作分析部に、定常歩行している間の計測結果のみで分析動作を行わせる。
【００１７】
それゆえ、歩行動作計測部から得られたデータを入力するだけで、歩行動作分析の前段階の処理として、歩行が定常状態となる区間を求めることができる。これによって、前記歩行動作分析部における歩行動作の分析の精度や安定性を向上することができるとともに、分析条件を統一することができる。
【００１８】
また、前記定常歩行判定部が、前記歩行動作計測部の計測結果から、１歩毎の歩幅を算出し、毎歩の歩幅のばらつきが一定幅以内に収束すれば前記定常歩行と判定することで、簡便に定常状態となる区間を求めることができる。
【００１９】
さらにまた、前記定常歩行判定部が、前記歩行動作計測部の計測結果から、１歩毎の関節角度の最大値を算出し、毎歩の関節角度の最大値が一定幅以内に収束すれば前記定常歩行と判定することで、簡便に定常状態となる区間を求めることができる。
【００２０】
また、本発明の歩行動作分析装置は、以上のように、前記ばらつきが所定時間、たとえば全歩行区間において定常状態が出現しなければ、異常歩行判定部が異常歩行と判定し、指導者や医師などに報知する。
【００２１】
それゆえ、被験者の歩行異常の発見や、データの再計測に役立てることができる。また、計測時に被験者が心理的圧迫を感じた場合に異常歩行となることがあるので、計測時の被験者の心理状態を考慮した計測条件の設定に役立てることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る歩行動作分析装置１の電気的構成を示すブロック図である。この歩行動作分析装置１は、大略的に、歩行動作計測部２で計測された被験者の歩行動作を、歩行動作分析部３が、その計測された種々のパラメータから、所期の目的に沿って分析を行い、その分析結果を表示部４に表示するようにしたものである。注目すべきは、本実施の形態では、前記歩行動作計測部２の計測結果が入力され、歩幅などの所定のパラメータの計測結果の時間変化などから、被験者が定常歩行中であるか否かを判定し、その判定結果を前記歩行動作分析部３に与えることで、該歩行動作分析部３に、定常歩行している間の計測結果のみで分析動作を行わせる定常歩行判定部１０が設けられていることである。
【００２３】
前記歩行動作計測部２には、たとえば３次元や２次元のモーションキャプチャ、或いは足圧分布測定器などを用いることができる。前記定常歩行判定部１０は、たとえば図２（ｂ）で示すような歩行データから１歩毎の歩幅Ｗ１を算出する、或いは図３（ｃ）で示すような歩行データから１歩毎の関節角度（図３（ｃ）の例では上腕の角度θ１）を算出する歩行パラメータ算出部１１と、前記歩行パラメータ算出部１１で求められた歩幅や関節角度が所定の幅Ｗ，θの閾値と比較する比較部１２と、前記比較部１２での比較結果から、逐次測定された前記歩幅Ｗ１や関節角度θ１が前記所定の幅Ｗ，θ以内に収束すれば、被験者が定常歩行していると判定し、前記歩行動作分析部３に分析のトリガを与える判定部１３とを備えて構成される。図２および図３は、４歩目〜１７歩目が前記所定の幅Ｗ，θ以内となり、定常歩行であることを示している。
【００２４】
ここで、前記所定の幅Ｗは、たとえば被験者の下肢長に応じて、たとえばその３０％以下に設定するなど、被験者の身体特性を考慮した値に設定される。収束判断は、たとえば前後の１歩分の歩幅の差Ｗ１を取り、それが所定の幅Ｗ以内であることが条件となる。歩幅Ｗ１に関しては、種々の算出方法があるが、３次元（２次元）モーションキャプチャの場合であれば、図２（ａ）のように、右脚外果に装着されたマーカのＸ座標と、１歩後の左脚外果に装着されたマーカのＸ座標との差Ｗ１を算出することで求めることができる。勿論、左脚から右脚でもよい。また、足圧分布測定器の場合であれば、前記特許文献２にあるように、足圧塊領域の歩行方向に対して、最後部、最先端部、中心、または重心の座標の歩行方向成分につき、１歩毎の差を算出すれば歩幅を求めることができる。前記歩幅以外に１歩毎に得られる長さのパラメータとしては、ステップ長や歩隔などを用いることができ、時間のパラメータとしては、遊脚時間を用いることができる。
【００２５】
また、前記関節角度での収束判断も、該関節角度θ１〜θ４が前記所定の幅θ以内の変動に収束すれば定常状態と判断することができる。ここで所定の幅θは、関節可動域に応じて、たとえばその３０％以下に設定するなど、被験者の身体特性を考慮した値に設定される。収束判断は、前後１歩分の関節角度の差θ１〜θ４を取り、それが前記所定の幅θ以内であることが条件となる。関節角度θ１〜θ４に関しては、３次元（２次元）モーションキャプチャの場合においては、各マーカ座標から該当する関節角度を算出することができる。たとえば図３（ａ）のように、上腕角度θ１、股関節角度θ２、膝関節角度θ３、足関節角度θ４などの最大・最小値の変動を定常歩行の判断に用いることができる。図３（ｂ）は、２歩分の上腕角度θ１の変動を示し、最大値・最小値を検出している。ここでは、上腕角度θ１の毎歩の最大値をプロットしたものが図３（ｃ）である。
【００２６】
前記歩行動作分析部３は、前記定常歩行判定部１０での定常歩行判定をトリガとして、その定常歩行している間を分析範囲として、その分析範囲のパラメータのみから、たとえば歩行姿勢を評価したり、運動能力（筋力、柔軟性等）を評価したりする等の所期の目的に沿って分析を行い、その分析結果を表示部４に表示する。すなわち、通常の歩行では、歩行開始（過渡状態）、一定した歩行（定常状態）、歩行終了（過渡状態）の流れを含むみ、歩行動作分析においては、これらのうち定常状態を分析対象区間と設定することが適切であるので、前記定常歩行判定部１０は、歩行動作分析部３に、過渡状態のデータを使用させず、定常歩行の状態のデータのみで分析を行わせる。
【００２７】
このように構成することで、定常歩行判定部１０は、歩行動作計測部２から得られたデータを入力するだけで、歩行動作分析部３での歩行動作分析の前段階の処理として、歩行が定常状態となる区間を求めることができる。これによって、前記歩行動作分析部３における歩行動作の分析の精度や安定性を向上することができるとともに、分析条件を統一することができる。
【００２８】
また、前記定常歩行判定部１０は、前記歩行動作計測部２の計測結果から、１歩毎の歩幅Ｗ１や関節角度θ１〜θ４の振幅の最大値を算出し、毎歩のばらつきが一定幅Ｗ，θ以内に収束すれば定常歩行と判定することで、歩行データの１歩毎の歩幅を算出すれば、簡便に定常状態となる区間を求めることができる。
【００２９】
なお、歩行動作分析部３での歩行動作の分析は、表示部４に表示された定常歩行区間のモーションキャプチャの画像から指導員が見て判定するなど、該歩行動作分析部３が前記指導員の判定材料を提供するだけで、必ずしも自機で判定を行わなくてもよい。
【００３０】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の他の形態に係る歩行動作分析装置２１の電気的構成を示すブロック図である。この歩行動作分析装置２１は、前述の歩行動作分析装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この歩行動作分析装置２１では、前記定常歩行判定部１０における比較部１２での比較結果が異常歩行判定部２０にも与えられ、前記歩幅Ｗ１や関節角度θ１〜θ４のばらつきが所定時間を経過しても、たとえば全歩行区間において、前記一定幅Ｗ，θ以内に収束しない場合に、異常歩行と判定し、表示部４から前記指導員や医師などに、画像やアラーム音などで報知を行うことである。
【００３１】
このように構成することで、被験者の歩行異常の発見や、データの再計測に役立てることができる。また、計測時に被験者が心理的圧迫を感じた場合に異常歩行となることがあるので、計測時の被験者の心理状態を考慮した計測条件の設定に役立てることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の一形態に係る歩行動作分析装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】歩行動作を見るパラメータとして歩幅を用いる場合のデータの計測方法および計測結果の一例を示す図である。
【図３】歩行動作を見るパラメータとして関節角度を用いる場合のデータの計測方法および計測結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の他の形態に係る歩行動作分析装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１  歩行動作分析装置
２    歩行動作計測部
３    歩行動作分析部
４    表示部
１０    定常歩行判定部
１１    歩行パラメータ算出部
１２    比較部
１３    判定部
２０    異常歩行判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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