(57)【要約】【課題】歩行動作を行う使用者の前傾角度を正確且つ容易に検出することができる歩容検出支援システムを提供する。【解決手段】歩行動作を行う使用者の腰部に装着されて腰部の位置の加速度を検出する加速度センサ１０と、歩行動作を行う使用者の胸部に装着されて胸部の位置の加速度を検出する加速度センサ２０と、加速度センサ１０，２０の各検出結果に基づいて使用者の背中の前傾角度を導出する前傾角度導出部３０１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行動作を行う使用者の腰部に装着されて腰部の位置の加速度を検出する第１の加速度検出手段と、
歩行動作を行う使用者の胸部に装着されて胸部の位置の加速度を検出する第２の加速度検出手段と、
第１，第２の加速度検出手段の各検出結果に基づいて使用者の背中の前傾角度を導出する前傾角度導出手段と
を備えることを特徴とする歩容検出支援システム。
【請求項２】
前記腰部は、使用者の仙骨または腰椎の高さにあり、前記胸部は、使用者の胸椎の高さにあることを特徴とする請求項１記載の歩容検出支援システム。
【請求項３】
前傾角度導出手段の導出結果に基づいて、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成する改善情報生成手段と、改善情報生成手段が生成した情報を提示する改善情報提示手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の歩容検出支援システム。
【請求項４】
前記改善情報生成手段は、正しい前傾角度の時間変化を示す基準データを記憶しており、前記前傾角度導出手段が導出した前傾角度の時間変化を基準データと比較し、当該比較結果に基づいて歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成することを特徴とする請求項３記載の歩容検出支援システム。
【請求項５】
使用者の歩行時のピッチを検出するピッチ検出手段を備え、前記改善情報生成手段は、複数のピッチに各々対応した正しい前傾角度の基準データを複数記憶しており、前記前傾角度導出手段が導出した前傾角度を、ピッチ検出手段が検出したピッチに対応する前傾角度の基準データと比較し、当該比較結果に基づいて歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成することを特徴とする請求項３または４記載の歩容検出支援システム。
【請求項６】
第１の加速度検出手段および第２の加速度検出手段は加速度センサであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の歩容検出支援システム。
【請求項７】
前記改善情報生成手段は、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための音声情報を生成し、前記改善情報提示手段は当該音声情報を出力することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の歩容検出支援システム。
【請求項８】
前記改善情報生成手段は、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための画像情報を生成し、前記改善情報提示手段は当該画像情報を出力することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の歩容検出支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩容検出支援システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の腰部またはその周辺に加速度計を装着して、歩行動作の角速度ベクトルと共に加速度ベクトルを検出し、これらのデータに基づいて歩行動作を検出する歩行動作検出処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１４５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の技術では、使用者の歩行動作を検出することはできるが、骨盤背面から背中にかけての前傾角度を検出する構成はなかった。
【０００４】
また、歩容において、骨盤背面から背中にかけての前傾角度は重要であり、前傾角度の良否が歩容に影響し、さらには運動による効果も異なる。さらに正しい前傾角度は、歩行動作と走行動作とでは異なり、走行動作であっても、短距離走のようにスタート時からゴールするまでに前傾角度が変化するものもある。
【０００５】
また、使用者が静止している状態では、加速度センサを背中に１つ装着すれば、背中の前傾角度を導出可能である。しかし、使用者が歩行動作を行っている状態では、重力加速度以外に、歩行による進行方向への加速度が発生するため、加速度センサを１つ装着しただけでは正確な背中の前傾角度を導出することができない。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩行動作を行う使用者の前傾角度を正確且つ容易に検出することができる歩容検出支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、歩行動作を行う使用者の腰部に装着されて腰部の位置の加速度を検出する第１の加速度検出手段と、歩行動作を行う使用者の胸部に装着されて胸部の位置の加速度を検出する第２の加速度検出手段と、第１，第２の加速度検出手段の各検出結果に基づいて使用者の背中の前傾角度を導出する前傾角度導出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、歩行動作を行う使用者の前傾角度を正確且つ容易に検出することができる。
【０００９】
なお、本発明における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記腰部は、使用者の仙骨または腰椎の高さにあり、前記胸部は、使用者の胸椎の高さにあることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、第１，第２の加速手段の装着位置が具体的に特定され、歩行動作を行う使用者の前傾角度を正確且つ容易に検出することができる。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１または２において、前傾角度導出手段の導出結果に基づいて、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成する改善情報生成手段と、改善情報生成手段が生成した情報を提示する改善情報提示手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、使用者の前傾角度を容易に改善することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３において、前記改善情報生成手段は、正しい前傾角度の時間変化を示す基準データを記憶しており、前記前傾角度導出手段が導出した前傾角度の時間変化を基準データと比較し、当該比較結果に基づいて歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成することを特徴とする
この発明によれば、スタートしてからゴールするまでの間で前傾角度が時間的に変化する短距離走を行う使用者に対しても、前傾角度を容易に改善することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項３または４において、使用者の歩行時のピッチを検出するピッチ検出手段を備え、前記改善情報生成手段は、複数のピッチに各々対応した正しい前傾角度の基準データを複数記憶しており、前記前傾角度導出手段が導出した前傾角度を、ピッチ検出手段が検出したピッチに対応する前傾角度の基準データと比較し、当該比較結果に基づいて歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための情報を生成することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、使用者の前傾角度をピッチに適した角度に改善することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、第１の加速度検出手段および第２の加速度検出手段は加速度センサであることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、加速度検出手段を容易に構成できる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記改善情報生成手段は、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための音声情報を生成し、前記改善情報提示手段は当該音声情報を出力することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、使用者は音声情報を参照すればよく、前傾角度が容易に改善される。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記改善情報生成手段は、歩行動作を行う使用者の前傾角度を改善するための画像情報を生成し、前記改善情報提示手段は当該画像情報を出力することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、使用者は画像情報を参照すればよく、前傾角度が容易に改善される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明では、歩行動作を行う使用者の前傾角度を正確且つ容易に検出することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（実施形態１）
本実施形態の歩容検出支援システムは、図２に示すように、使用者Ｈの仙骨〜第１腰椎の高さの背面位置に取り付けられた１軸以上の加速度センサ１０と、使用者Ｈの第１胸椎〜第６胸椎の高さの背面位置に取り付けられた１軸以上の加速度センサ２０と、腰に取り付けられたコントローラ３０と、使用者Ｈの頭部に装着されたヘッドフォン装置４０と、移動体通信網やインターネット網を含むネットワークＮＴを介してコントローラ３０に接続されるパーソナルコンピュータ５０（以後、パソコン５０と称す）および携帯電話６０と、ネットワークＮＴ上のサーバ７０とで構成される。
【００２６】
図１は本システムのブロック構成を示し、加速度センサ１０は、使用者Ｈの仙骨〜第１腰椎の高さの加速度を検出し、加速度センサ２０は、使用者Ｈの背中の第１胸椎〜第６胸椎の高さの加速度を検出し、検出した各加速度データをコントローラ３０へ配線を介して出力する。背骨は、仙骨から上方へ第５腰椎〜第１腰椎、第１２胸椎〜第１胸椎、第７頚椎〜第１頚椎の順で構成されており、本実施形態では使用者Ｈの背中側の仙骨〜第１腰椎の高さおよび第１胸椎〜第６胸椎の高さの各位置における加速度を検出する。
【００２７】
コントローラ３０は、マイクロコンピュータや、動作電源としての電池等を具備しており、加速度センサ１０，２０からの各加速度データに基づいて使用者Ｈの背中の前傾角度を導出する前傾角度導出部３０１と、前傾角度導出部３０１の導出結果に基づいて歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度を改善するための情報（改善情報）として音声情報、画像情報、メール情報を生成する改善情報生成部３０２と、改善情報生成部３０２が生成した音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信する音声情報送信部３０３と、改善情報生成部３０２が生成した画像情報をネットワークＮＴ上のサーバ７０へ送信する画像情報送信部３０４と、改善情報生成部３０２が生成したメール情報をネットワークＮＴを介して携帯電話６０へ送信するメール情報送信部３０５と、各機能の動作開始および終了や各種設定を行う操作部３０６とで構成される。
【００２８】
次に、歩容検出支援システムによる、歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度の改善について説明する。
【００２９】
コントローラ３０は操作部３０６によって測定開始操作が為されると、前傾角度導出部３０１は、加速度センサ１０から送信された背中の仙骨〜第１腰椎の高さの位置の加速度データと、背中の第１胸椎〜第６胸椎の高さの加速度データとに基づいて、使用者Ｈの前傾角度を導出する。図３（ａ）（ｂ）は、前傾角度の導出方法を示す図であり、加速度センサ１０，２０は、図３（ａ）に示すようにセンサ装着面に対して垂直方向の加速度ａ１，ａ２を各々検出し、コントローラ３０は、この加速度ａ１，ａ２から、地面の法線方向Ｙに対する使用者Ｈの背中の前傾角度θを導出する。
【００３０】
加速度ａ１，ａ２と前傾角度θとの関係は、重力加速度ｇとすると図３（ｂ）に示す関係から
【００３１】
【数１】
2009106390.tif 000003
【００３２】
で表され、前傾角度θは［数１］より、
【００３３】
【数２】
2009106390.tif 000004
【００３４】
で表される。
【００３５】
したがって、加速度センサ２０が検出した第１胸椎〜第６胸椎の高さの加速度データは、背中の前傾角度によって重力加速度と歩行による加速度との関係が変化するが、加速度センサ１０が検出した背中の仙骨〜第１腰椎の高さの位置の加速度データは、前傾姿勢であっても重力加速度と歩行による加速度との関係は変化しない（あるいは変化が小さい）ことから、２つの加速度センサ１０，２０の各検出結果を上記［数２］に適用することで、重力加速度以外に、歩行による進行方向への加速度が発生した場合でも、背中の前傾角度を正確且つ容易に導出することができる。
【００３６】
そして、改善情報生成部３０２は、図４に示すように、正しい前傾角度（一定値）を示す基準データを予め格納した基準データ記憶部３０２ａと、前傾角度導出部３０１が導出した前傾角度をサンプリングして時系列的に記憶する導出データ記憶部３０２ｃと、前傾角度の導出データと前傾角度の基準データとを比較するデータ比較部３０２ｄと、データ比較部３０２ｄの比較結果に基づいて、歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度を改善するための改善情報を生成する情報生成部３０２ｅとで構成される。
【００３７】
データ比較部３０２ｄは、前傾角度導出部３０１が出力する前傾角度の導出データが基準データ記憶部３０２ａ内の前傾角度の基準データに対して一定以上ずれると、情報生成部３０２ｅへ音声情報生成命令を出力し、情報生成部３０２ｅは、音声情報として警告音信号を生成し、音声情報送信部３０３を介して警告音信号をヘッドフォン装置４０へ出力する。使用者Ｈは、ヘッドフォン装置４０から聴こえてくる警告音によって、前傾角度が正しくないことを認識し、リアルタイムで正しい前傾角度に改善できる。この場合、前傾角度が深すぎる場合と浅すぎる場合とでは、互いに異なる警告音で知らせたり、あるいは音声情報を言葉によるメッセージで形成することで、使用者Ｈは改善する方向がわかり、使い勝手が向上する。
【００３８】
そして、コントローラ３０は操作部３０６によって測定停止操作が為されると、導出データ記憶部３０２ｃには計測時間中の前傾角度の時間変化が格納されており、データ比較部３０２ｄは、導出された前傾角度が基準データに対してずれている角度、時刻、総時間等を求め、情報生成部３０２ｅは、このずれている角度、時刻、総時間等に基づいて、歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度を改善するための画像情報、メール情報を生成する。この画像情報およびメール情報は、前傾角度の時間変化や、導出された前傾角度が基準データに対してずれている角度、時刻、総時間等をグラフで各々表示し、さらに改善ポイント（前に傾きすぎている、後ろに傾きすぎている等）を表示する。
【００３９】
画像情報送信部３０４は、画像情報をネットワークＮＴ上のサーバ７０へ送信し、サーバ７０は、受信した画像情報を表示するＷＥＢ画面を生成し、パソコン５０は、当該ＷＥＢ画面をサーバ７０から取得して提示する。
【００４０】
メール情報送信部３０５は、メール情報をネットワークＮＴを介して携帯電話６０へ送信し、携帯電話６０は、メール情報を受信して提示する。
【００４１】
このように、本システムでは、歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度を導出した結果に基づいて、使用者Ｈの前傾角度を改善する情報を使用者Ｈへ提示することで、使用者Ｈは音声、画像、メールで提示される改善情報を参照して前傾角度を改善すればよく、歩行動作を行う使用者Ｈの前傾角度が容易に改善され、その結果として歩容も改善される。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態１の歩容検出支援システムは、前傾角度の基準データを一定値としており、散歩、ジョギング、長距離走等のように前傾角度が略一定の場合には有効である。しかし、１００ｍ走等の短距離走では、スタートしてからゴールするまでの間で前傾角度が時間的に変化する。そこで、本実施形態の歩容検出支援システムは、改善情報生成部３０２の基準データ記憶部３０２ａに、前傾角度の正しい時間変化を示す基準データを予め格納しておく。
【００４３】
したがって、改善情報生成部３０２は、前傾角度の導出データを、前傾角度の正しい時間変化を示す基準データと比較することで、短距離走に適した改善情報を生成することができ、ヘッドフォン装置４０から提示される音声情報、パソコン５０から提示される画像情報、携帯電話６０から提示されるメール情報によって、短距離走を行う使用者Ｈに対しても、前傾角度を容易に改善することができ、その結果として歩容も改善される。
【００４４】
なお、本実施形態の歩容検出支援システムは、実施形態１と同様に図１，図２の構成を備え、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４５】
（実施形態３）
本実施形態の歩容検出支援システムは、図５に示す構成を備え、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４６】
まず、コントローラ３０は、加速度センサ１０（または加速度センサ２０、または加速度センサ１０，２０の両方）が出力する加速度波形から使用者Ｈの歩行ピッチを検出するピッチ検出部３０８を備えている。
【００４７】
そして、改善情報生成部３０２の基準データ記憶部３０２ａには、様々なピッチに対応して、正しい前傾角度を示す基準データを予め格納しておく。すなわち、複数のピッチ毎に基準データが格納されているのである。
【００４８】
そして、データ比較部３０２ｄは、ピッチ検出部３０８が検出したピッチに対応する基準データを基準データ記憶部３０２ａから取得し、前傾角度の導出データを、現在のピッチに対応した正しい前傾角度を示す基準データと比較し、情報生成部３０２ｅは、現在のピッチに適した改善情報を生成することができ、ヘッドフォン装置４０から提示される音声情報、パソコン５０から提示される画像情報、携帯電話６０から提示されるメール情報によって、使用者Ｈの前傾角度をピッチに適した角度に改善することができる。
【００４９】
また、加速度センサによって使用者Ｈの歩行ピッチを検出する代わりに、使用者Ｈが履いている靴のインナーソールに設けた圧力センサによって、歩行時の接地圧力を検出し、検出した接地圧力波形から歩行ピッチを検出することも可能である。
【００５０】
なお、上述の各実施形態における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態１の歩容検出支援システムのブロック構成を示す図である。
【図２】同上の使用者への装着状態を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同上の前傾角度の導出方法を示す図である。
【図４】同上の改善情報生成部のブロック構成を示す図である。
【図５】実施形態３の歩容検出支援システムのブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，２０  加速度センサ
３０  コントローラ
３０１  前傾角度導出部
３０２  改善情報生成部
３０３  音声情報送信部
３０４  画像情報送信部
３０５  メール情報送信部
３０６  操作部
４０  ヘッドフォン装置
５０  パソコン
６０  携帯電話
７０  サーバ
ＮＴ  ネットワーク
【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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