CN105188530B - 步态仪和评价被测定者的步态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供步态仪和评价被测定者的步态的方法，步态仪包括安装于被测定者的腰的正中线上的加速度传感器(112)，利用加速度传感器(112)输出的上下轴加速度的随时间变化波形和前后轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与被测定者步行中的腰的位置对应的物理量。

Description

步态仪和评价被测定者的步态的方法
技术领域
本发明涉及一种步态仪，更具体的说，涉及一种定量评价人的步态是否为正确姿势的步态仪。
此外，本发明还涉及一种程序，用于使计算机执行定量评价人的步态是否为正确姿势的方法。
背景技术
例如专利文献1(日本专利公开公报特开2011-078728号)所示的装置基于人处于预定的姿势时安装在人的腰部上的加速度传感器的输出，来检测重力加速度的方向，由此得出处于该姿势时腰部相对于地面的倾角，从而推测骨盆的倾斜度。
专利文献2(日本专利公开公报特开2011-251013号)所示的设备根据安装在人的腰部上的加速度传感器的输出来计算移动量，并且基于该移动量取得步行的轨迹。
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-078728号
专利文献2：日本专利公开公报特开2011-251013号
并且，人为了以正确的姿势步行，重要的要素之一是使骨盆在向前迈出的脚之上，换句话说，使全身中的腰的位置相对前移。
但是，以往不存在简单地定量评价步行中腰的位置是否前移的方法。因此，当评价步态是否为正确的姿势时，仅依靠于感官评价，例如进行矫正步态的训练等情况下不方便。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种步态仪，能够简单地定量评价步行中腰的位置是否前移。
此外，本发明的课题还在于提供一种程序，该程序用于使计算机执行简单地定量评价步行中腰的位置是否前移的方法。
为了解决所述课题，本发明的步态仪评价被测定者的步态，其包括：加速度传感器，安装于被测定者的腰的正中线上；运算部，利用所述加速度传感器输出的上下轴加速度的随时间变化波形和前后轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量；以及评价部，基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。
在本说明书中，“腰的位置”是指步行中腰相对于全身的位置。典型的是，利用前脚的脚跟着地的时刻的步幅(即从后脚的脚尖到前脚的脚跟的距离)和从腰的背面到前脚的脚跟的距离，定义为：
(腰的位置)＝(从腰的背面到前脚的脚跟的距离)/(步幅)
在本发明的步态仪中，加速度传感器安装于被测定者的腰的正中线上。运算部利用所述加速度传感器输出的上下轴加速度的随时间变化波形和前后轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量。评价部基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。因此，可以定量评价被测定者步行中的腰的位置是否前移。此外，在所述步态仪中，由于基于所述加速度传感器的输出进行评价，所以不需要动作捕捉系统(motioncapture)那样的大型设备，可以简单地进行评价。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述运算部包括信号处理系统，所述信号处理系统合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度，所述物理量包括与合成矢量相关的量，所述合成矢量通过合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度而形成。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，当使作为基准的后脚迈出时，同时向上方和前方产生加速度。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，当使作为基准的后脚迈出时，在为了使身体上升而暂时向上方产生加速度之后，向前方产生加速度。由此，腰的位置是否前移与上下轴加速度和前后轴加速度双方相关。在此，在所述一种实施方式的步态仪中，所述运算部包括信号处理系统，所述信号处理系统合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度，所述物理量包括与合成矢量相关的量，所述合成矢量通过合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度而形成。因此，能够根据与所述合成矢量相关的量，适当地评价腰的位置是否为前移。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，与所述合成矢量相关的量是所述合成矢量的大小。
在腰的位置前移的情况下，当使作为基准的后脚迈出时，由于同时向上方和前方产生加速度，所以分别在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间，所述合成矢量示出大的峰值。相反，在腰的位置不前移的情况下，当使作为基准的后脚迈出时，由于在为了使身体上升而暂时向上方产生加速度之后，向前方产生加速度，所以在分别从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间，所述合成矢量的峰值变小。在此，在所述一种实施方式的步态仪中，与所述合成矢量相关的量是所述合成矢量的大小。因此，可以根据所述合成矢量的大小，适当地评价腰的位置是否前移。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的面积和/或负侧波形的面积的量。
在本说明书中，“正侧波形的面积”是指对在时间相对于加速度坐标图上加速度为正值时的波形，以时间进行积分而成的面积。此外，“负侧波形的面积”是指对在时间相对于加速度坐标图上加速度为负值时的波形，以时间进行积分而成的面积。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以在所述上下轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的面积和/或负侧波形的面积变大。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以在所述上下轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的面积和/或负侧波形的面积变小。由此，腰的位置是否前移与所述上下轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的面积和/或负侧波形的面积相关。在此，在所述一种实施方式的步态仪中，所述物理量包括在左脚基准期间和右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的面积和/或负侧波形的面积的量。因此，可以根据表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的所述正侧波形的面积和/或负侧波形的面积的量，适当地评价腰的位置是否前移。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的负侧波形的最小谷值的量。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以在所述上下轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，负侧波形的最小波谷变深。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以在所述上下轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，负侧波形的最小波谷变浅。由此，腰的位置是否前移与所述上下轴加速度的随时间变化波形中的负侧波形的最小波谷的深度相关。在此，在所述一种实施方式的步态仪中，所述物理量包括在左脚基准期间和右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的负侧波形的最小谷值的量。因此，可以根据表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的所述负侧波形的最小谷值的量，适当地评价腰的位置是否前移。
另外，由于所述上下轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值的大小与其说对应于腰的位置，不如说存在较大的个人差，所以难以用于进行定量评价。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述前后轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值和/或负侧波形的最小谷值的量。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以在所述前后轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的最大峰值变大而负侧波形的最小波谷变深。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以在所述前后轴加速度的随时间变化波形中，分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的最大峰值变小而负侧波形的最小波谷变浅。由此，腰的位置是否前移与所述前后轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值的大小和负侧波形的最小波谷的深度相关。在此，在所述一种实施方式的步态仪中，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述前后轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值和/或负侧波形的最小谷值的量。因此，可以根据表示所述前后轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值和/或负侧波形的最小谷值的量，适当地评价腰的位置是否前移。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述评价部针对所述物理量设定阈值，并且根据所述阈值分多阶段评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置。
在所述一种实施方式的步态仪中，评价部针对所述物理量设定阈值，并且根据所述阈值分多阶段评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置。因此，得到多阶段的评价结果。所述多阶段的评价结果对于用户(包括被测定者)来说容易理解且便于使用。
本发明还提供一种评价被测定者的步态的方法，其包括如下步骤：取得安装于被测定者的腰的正中线上的加速度传感器的输出；利用所述加速度传感器输出的前后轴加速度的随时间变化波形和上下轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量；以及基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。
如果使计算机执行本发明的程序，则计算机首先取得安装于被测定者的腰的正中线上的加速度传感器的输出。并且，利用所述加速度传感器输出的前后轴加速度的随时间变化波形和上下轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量。此外，基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。因此，可以定量评价被测定者步行中的腰的位置是否前移。此外，在所述程序中，由于基于所述加速度传感器的输出来进行评价，所以不需要动作捕捉系统那样的大型设备，可以简单地进行评价。
从以上说明可以看出，按照本发明的步态仪，可以简单地定量评价步行中腰的位置是否前移。
此外，如果使计算机执行本发明的程序，则能够简单地定量评价步行中腰的位置是否前移。
附图说明
图1是表示本发明一种实施方式的步态仪的系统构成的图。
图2是表示形成所述步态仪的系统的活动量计的结构框图。
图3是表示形成所述步态仪的系统的智能手机的结构框图。
图4的(A)是表示所述活动量计安装于被测定者的方式的图。图4 的(B)是说明X轴(前后轴)、Y轴(左右轴)和Z轴(上下轴)的图。
图5的(A)、图5的(B)是表示对全身中的腰的位置进行定义的图。
图6是表示针对某一被测定者，加速度传感器输出的上下轴加速度、前后轴加速度的随时间变化波形的图。
图7是表示合成图6中的上下轴加速度和前后轴加速度而成的合成加速度的随时间变化波形的图。
图8是表示针对与图6中的被测定者不同的被测定者，加速度传感器输出的上下轴加速度和前后轴加速度的随时间变化波形的图。
图9是表示合成图8中的上下轴加速度和前后轴加速度而成的合成加速度的随时间变化波形的图。
图10是表示所述活动量计的控制部进行控制的动作流程图。
附图标记说明
1 步态仪
100 活动量计
200 智能手机
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示本发明一种实施方式的步态仪(整体用附图标记1表示) 的系统构成。所述步态仪1包括活动量计100和智能手机200。活动量计100和智能手机200在本例中能够利用BLE(Bluetooth low energy；低功耗蓝牙)通信相互进行通信。
如图2所示，活动量计100包括：外壳100M；以及安装于所述外壳 100M的控制部110、振荡部111、加速度传感器112、存储器120、操作部130、显示部140、BLE通信部180、电源部190和复位部199。
外壳100M形成为能够收容在人的手掌内程度的尺寸，以便容易携带所述活动量计100。
振荡部111包括水晶振子，并产生时钟信号，该时钟信号作为所述活动量计100的动作时机的基准。
加速度传感器112分别检测外壳100M所承受的三轴(三个方向) 加速度并向控制部110输出。
存储器120包括ROM(Read Only Memory；只读存储器)和RAM (Random AccessMemory；随机存取存储器)。ROM存储用于控制所述活动量计100的程序的数据。此外，RAM存储用于设定所述活动量计100 的各种功能的设定数据、加速度测定结果和运算结果的数据等。
控制部110包括基于所述时钟信号进行动作的CPU(Central Processing Unit；中央运算处理装置)，按照存储在存储器120内的用于控制活动量计100的程序，并且基于来自加速度传感器112的检测信号，控制所述活动量计100的各部分(包括存储器120、显示部140和BLE 通信部180)。所述控制部110至少包括合成上下轴加速度和前后轴加速度的信号处理系统。
操作部130在本例中由按钮开关构成，接收电源通断切换的操作、显示内容切换操作等适当的操作输入。
显示部140在本例中包括由LCD(液晶显示元件)或有机EL(电致发光)显示器构成的显示画面，在所述显示画面上按照从控制部110 接收的信号显示预定的信息。
电源部190在本例中由纽扣电池构成，向所述活动量计100的各部分供电。
BLE通信部180与智能手机200之间进行实时通信。例如向智能手机200发送表示测定结果的信息等。此外，从智能手机200接收操作指令。
复位部199由开关构成，对控制部110的动作和存储器120的存储内容进行复位并使其初始化。
如图3所示，智能手机200包括：主体200M；以及安装于所述主体 200M的控制部210、存储器220、操作部230、显示部240、BLE通信部 280和网络通信部290。所述智能手机200在市场出售的智能手机中安装了应用软件(计算机程序)，以便向活动量计100发出指令。
控制部210包括CPU及其辅助电路，控制智能手机200的各部分，并且按照存储在存储器220内的程序和数据来执行处理。即，对从操作部230和通信部280、290输入的数据进行处理，并且将处理后的数据存储在存储器220内、显示在显示部240上或从通信部280、290输出。
存储器220包括：RAM，用作由控制部210执行程序所必要的作业区域；以及ROM，用于存储由控制部210执行的基本程序。此外，作为用于辅助存储器220的存储区域的辅助存储装置的存储介质，可以使用半导体存储器(存储卡和SSD(Solid State Drive；固态硬盘))等。
操作部230在本例中由设置在显示部240上的触摸面板构成。另外，还可以包括键盘等其他的硬件操作设备。
显示部240包括显示画面(例如由LCD或有机EL显示器构成)。显示部240被控制部210控制而使预定的图像显示在显示画面上。
BLE通信部280与活动量计100之间进行实时通信。例如向活动量计100发送操作指令。此外，从活动量计100接收表示测定结果的信息等。
网络通信部290可以通过网络900向其他装置发送来自控制部210 的信息，并且接收从其他装置通过网络900发送来的信息并交接至控制部210。
例如图4的(A)所示，例如作为用户的被测定者90使用所述步态仪1时，活动量计100利用安装夹子100C(如图1中所示)被安装在被测定者90的正中线91上的腰的背面侧。
在本例中，如图4的(B)所示，对于被测定者90来说，将前后方向作为X轴、将左右方向作为Y轴、并将上下方向作为Z轴。并且，伴随被测定者90向前方步行，活动量计100的加速度传感器112分别输出外壳100M所承受的X轴(前后轴)加速度、Y轴(左右轴)加速度和 Z轴(上下轴)加速度。
当利用所述步态仪1进行测定时，被测定者90使活动量计100和智能手机200的电源导通。与此同时，启动智能手机200的应用软件，并且通过操作部230和BLE通信部280向活动量计100指示测定开始。
所述状态下，在本例中被测定者90向前方笔直地步行10步。并且，被测定者90通过智能手机200的操作部230和BLE通信部280，向活动量计100指示进行运算和输出运算结果。
由此，活动量计100的控制部110作为运算部动作，进行后述的运算。并且，通过BLE通信部180，将表示所述运算结果的信息向智能手机200发送。
图10表示由活动量计100的控制部110进行控制的动作流程。如果电源导通，则如步骤S1所示，活动量计100的控制部110等待来自智能手机200的测定开始的指令。如果接收到来自智能手机200的测定开始的指令(步骤S1中为“是”)，则如步骤S2所示，控制部110取得加速度传感器112的三轴输出。在本例中，以预先设定的期间(例如14秒) 作为包含走10步的数据的期间，来进行加速度传感器112的输出的取得。取得的数据临时存储在存储器120内。接着，如步骤S3所示，控制部 110等待来自智能手机200的运算指令。如果接收到来自智能手机200 的运算指令(步骤S3中为“是”)，则如步骤S4所示，控制部110进行与腰的位置对应的物理量的运算。并且，如步骤S5所示，控制部110 作为评价部动作，使用所述运算结果分阶段评价腰的位置。此后，如步骤S6所示，将该评价的结果向智能手机200输出(发送)。
图5的(A)表示某一被测定者90全身中的腰的位置。在此，使用前脚的脚跟接触地面99的时刻的步幅(即从后脚的脚尖到前脚的脚跟的距离)D和从腰的背面到前脚的脚跟的距离d，腰的位置表示为：
(腰的位置)＝(从腰的背面到前脚的脚跟的距离)/(步幅) ＝d/D…(1)
所述被测定者90的腰的位置前移，因此，由式(1)得出的值(＝d/D) 较小。
另一方面，图5的(B)表示另一个被测定者90’全身中的腰的位置。所述被测定者90’的腰的位置后移，因此，由式(1)得出的值(＝d’/D’) 较大。
在图10 的步骤S4中，所述控制部110进行与由式(1)得出的值对应的如下所示的六个物理量i)～vi)的运算。
i)表示合成Z轴(上下轴)加速度和X轴(前后轴)加速度而成的合成矢量的大小的量
图6表示图5的(A)所示的被测定者90的Z轴加速度和X轴加速度的随时间变化波形。此外，图8表示图5的(B)所示的被测定者90’的Z轴加速度和X轴加速度的随时间变化波形。在所述图6、图8(和后述的图7、图9)中，tL表示左脚跟着地的时机，tR表示右脚跟着地的时机。将从左脚跟着地到右脚跟着地为止的期间称为“左脚基准期间”，将从右脚跟着地到左脚跟着地为止的期间称为“右脚基准期间”。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，将作为基准的后脚迈出时，同时向上方和前方产生加速度。即，根据经验可知，如图5的(A) 所示，同时向上方和前方产生加速度而成为合成矢量F。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，如图5的(B)所示，将作为基准的后脚迈出时，在为了使身体上升而暂时向上方产生加速度F1之后，向前方产生加速度F2。由此，腰的位置是否前移与上下轴加速度和前后轴加速度双方相关。
图7表示图5的(A)所示的被测定者90的合成Z轴加速度和X轴加速度而成的合成加速度(ZX合成加速度)的随时间变化波形。从所述图7可以看出，在腰的位置前移的情况下，将作为基准的后脚迈出时，由于向上方和前方同时产生加速度，所以分别在左脚基准期间和右脚基准期间，合成矢量表示出大的峰值P1。此外，图9表示图5的(B)所示的被测定者90的合成Z轴加速度和X轴加速度而成的合成加速度(ZX 合成加速度)的随时间变化波形。从所述图9可以看出，在腰的位置不前移的情况下，将作为基准的后脚迈出时，由于在为了使身体上升而暂时向上方产生加速度F1之后，向前方产生加速度F2，所以分别在左脚基准期间和右脚基准期间，合成矢量的峰值P1’变小。
在此，计算表示合成Z轴加速度和X轴加速度而成的合成矢量的大小的量，更具体的说，计算分别在左脚基准期间和右脚基准期间的最大峰值，作为与由式(1)得出的值对应的物理量。另外，利用Z轴加速度的乘方与X轴加速度的乘方之和的平方根，计算合成矢量的大小。
在本例中，对走10步的数据中除去最初的走2步和最后的走2步的数据后的走6步的数据进行平均而得出平均值。将所述平均值作为所述物理量的运算结果。对于剩余的物理量ii)～vi)也同样地将平均值作为运算结果。
ii)表示Z轴(上下轴)加速度的随时间变化波形的正侧波形的面积的量
iii)表示Z轴(上下轴)加速度的随时间变化波形的负侧波形的面积的量
在此，“正侧波形的面积”是指对在图6和图8那样的时间相对于加速度坐标图上表示加速度为正值时的波形，以时间进行积分而成的面积。此外，“负侧波形的面积”是指对在时间相对于加速度坐标图上表示加速度为负值时的波形，以时间进行积分而成的面积。
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以如图6中所示，Z轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的面积A1和/或负侧波形的面积A2 变大。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以如图8中所示，Z轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的面积A1’和/或负侧波形的面积A2’变小。由此，腰的位置是否前移与Z轴加速度的随时间变化波形的正侧波形的面积和/或负侧波形的面积相关。
在此，分别计算表示正侧波形的面积的量和表示负侧波形的面积的量，作为与由式(1)得出的值对应的物理量。
iv)表示Z轴(上下轴)加速度的随时间变化波形的负侧波形的最小谷值的量
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以如图6中所示，Z轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，负侧波形的最小波谷P2变深。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以如图8中所示，Z轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，负侧波形的最小波谷P2’变浅。由此，腰的位置是否前移与Z轴加速度的随时间变化波形的负侧波形的最小波谷的深度相关。
在此，计算表示负侧波形的最小波谷的深度的量，作为与由式(1) 得出的值对应的物理量。
另外，由于Z轴加速度的随时间变化波形的正侧波形的最大峰值的大小与其说对应于腰的位置，不如说存在较大的个人差，所以难以用于进行定量评价。
v)表示X轴(前后轴)加速度的随时间变化波形的正侧波形的最大峰值的量
vi)表示X轴(前后轴)加速度的随时间变化波形的负侧波形的最小谷值的量
根据经验可知，在腰的位置前移的情况下，由于步幅变大且步行速度变快，所以如图6中所示，X轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的最大峰值P4变大而负侧波形的最小波谷P3变深。相反，根据经验可知，在腰的位置不前移的情况下，由于步幅变小且步行速度变慢，所以如图8中所示，X轴加速度的随时间变化波形分别在左脚基准期间和右脚基准期间，正侧波形的最大峰值P4’变小而负侧波形的最小波谷P3’变浅。由此，腰的位置是否前移与X轴加速度的随时间变化波形的正侧波形的最大峰值的大小和负侧波形的最小波谷的深度相关。
在此，分别计算表示正侧波形的最大峰值的大小的量以及表示负侧波形的最小波谷的深度的量，作为与由式(1)得出的值对应的物理量。
由此，在图10的步骤S4中，控制部110进行所述六个物理量i)～ vi)的运算。
控制部110在图10的步骤S5中根据阈值分多阶段评价腰的位置的方法说明如下。
另外，物理量i)～vi)的名称分别简化表示为“上下、前后轴合成最大值”、“上下轴正面积”，“上下轴负面积”、“上下轴最小值”、“前后轴最大值”和“前后轴最小值”。各物理量i)～vi)的单位是 m/sec2。
以下列举并说明了分别针对所述六个物理量i)～vi)的阈值(单位是m/sec2)和将所述阈值作为基准时的得分。
具体地说，在物理量i)的“上下、前后轴合成最大值”中设定5和 10这样的阈值。如果计算出的上下、前后轴合成最大值在5以下，则得分为-1分，如果超过5且小于10，则得分为0分，如果在10以上则得分为+1分。
在物理量ii)的“上下轴正面积”中设定50和100这样的阈值。如果计算出的上下轴正面积在50以下，则得分为-1分，如果超过50且小于100，则得分为0分，如果在100以上，则得分为+1分。
在物理量iii)的“上下轴负面积”中设定-50和-100这样的阈值。如果计算出的上下轴负面积在-50以上，则得分为-1分，如果小于-50且超过-100，则得分为0分，如果在-100以下，则得分为+1分。
在物理量iv)的“上下轴最小值”中设定-2.5和-5.0这样的阈值。如果计算出的上下轴最小值在-2.5以上，则得分为-1分，如果小于-2.5 且超过-5.0，则得分为0分，如果在-5.0以下，则得分为+1分。
在物理量v)的“前后轴最大值”中设定4和8这样的阈值。如果计算出的前后轴最大值在4以下，则得分为-1分，如果超过4且小于8，则得分为0分，如果在8以上，则得分为+1分。
在物理量vi)的“前后轴最小值”中设定-3和-6这样的阈值。如果计算出的前后轴最小值在-3以上，则得分为-1分，如果小于-3且超过-6，则得分为0分，如果在-6以下，则得分为+1分。
控制部110对所述六个物理量i)～vi)的得分进行合计，并且计算合计分数。所述合计分数在-6分至+6分的范围内，设为按照1分阶段性变化的值。如果所述合计分数在0分以上，则判断所述被测定者的腰的位置“前移”。另一方面，如果所述合计分数在-1分以下，则判断所述被测定者的腰的位置“后移”。由此，控制部110利用所述合计分数，定量评价腰的位置是否前移。
在图10的步骤S6中，表示所述被测定者的腰的位置是“前移”还是“后移”的信息与合计分数一起，作为评价结果从活动量计100向智能手机200输出(发送)。
智能手机200接收到来自活动量计100的信息时，使评价结果与合计分数一起显示于显示部240。在智能手机200的显示部240上例如作为信息显示有“您的腰的位置前移(分数3分)。”。另外，在显示部240 上代替合计分数或者是与合计分数一起，进行能够直观了解合计分数的显示，例如显示有表示合计分数的柱状图等。
用户观察所述显示部240的显示内容，可以定量地知道腰的位置是否前移。如上所述的利用合计分数进行的定量评价结果对于用户来说容易理解且便于使用。
本发明的发明人进行了验证实验，验证由所述步态仪1对多个被测定者进行的定量评价结果是否妥当。
具体地说，拍摄每个被测定者步行中前脚的脚跟接触地面99的时刻的照片，基于所述照片图像由式(1)得出腰的位置(％值)。与此同时，对所述每个被测定者得出由步态仪1进行的定量评价结果(所述合计分数)。并且，调查基于照片图像的由式(1)得出的腰的位置(％值)和由步态仪1进行的定量评价结果(所述合计分数)之间的关系。
其结果，对由被测定者31人构成的某一被测定者组(数据数量76) 得到相关系数R＝0.81、误差(标准偏差)SD＝1.7这样的结果。此外，由被测定者25人构成的另一个被测定者组(数据数量65)得到相关系数 R＝0.68、误差(标准偏差)SD＝1.9这样的结果。
由此，可以验证由步态仪1进行的定量评价结果基本妥当。
这样，按照所述步态仪1，可以根据所述物理量i)～vi)，定量且适当地评价被测定者步行中的腰的位置。此外，在所述步态仪1中，由于基于加速度传感器112的输出来进行评价，所以不需要动作捕捉系统那样的大型设备，可以简单地进行评价。
在所述实施方式中，加速度传感器112安装于被测定者的腰的正中线上，但是并不限于此。加速度传感器112可以相对于被测定者安装于任意方向，控制部110可以构成信号处理系统，该信号处理系统基于加速度传感器112输出的与加速度传感器112相关的相互垂直的三个方向的成分，将上下轴加速度和前后轴加速度合成并抽出。在这种情况下，控制部110作为运算部动作，使用所述信号处理系统输出的下轴加速度的随时间变化波形和前后轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与被测定者步行中的腰的位置对应的物理量。因此，可以根据所述物理量，定量评价被测定者步行中的腰的位置。在这种情况下，加速度传感器112(和/或安装有加速度传感器112的外壳100M)不受相对于被测定者安装的朝向的限制，能够以任意方向安装于衣服的口袋等。因此，用户便于使用。
在所述实施方式中，计算了六个物理量i)～vi)，但是并不限于此。例如可以不是计算全部的六个物理量i)～vi)，而是仅计算一部分，例如仅计算物理量i)，并仅利用该物理量i)，定量评价被测定者步行中的腰的位置。
在所述实施方式中，活动量计100和智能手机200利用BLE通信相互进行通信，但是并不限于此。例如，活动量计100和智能手机200可以利用NFC(Near Field Communication；近距离无线通信)，在智能手机200和活动量计100相互接近时进行通信。
此外，在所述实施方式中，将本发明的步态仪构成为包括活动量计 100和智能手机200的系统，但是并不限于此。
例如，可以仅由智能手机200构成本发明的步态仪。在这种情况下，智能手机200包括加速度传感器。此外，在智能手机200的存储器220 内安装有程序，该程序使控制部210定量评价人的步态是否为正确的姿势，更具体的说，定量评价步行中腰的位置是否前移。由此，可以使本发明的步态仪小型化且紧凑。
此外，该程序作为应用软件可以存储于CD、DVD、闪存器等记录介质。通过将存储在所述记录介质中的应用软件安装于智能手机、个人计算机、PDA(个人数字助理)等实质性的计算机装置，使所述计算机装置执行定量评价人的步态是否为正确的姿势的方法。

Claims (8)

1.一种步态仪，评价被测定者的步态，其特征在于包括：
加速度传感器，安装于被测定者的腰的正中线上；
运算部，利用所述加速度传感器输出的上下轴加速度的随时间变化波形和前后轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量；以及
评价部，基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。
2.根据权利要求1所述的步态仪，其特征在于，
所述运算部包括信号处理系统，所述信号处理系统合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度，
所述物理量包括与合成矢量相关的量，所述合成矢量通过合成所述上下轴加速度和所述前后轴加速度而形成。
3.根据权利要求2所述的步态仪，其特征在于，与所述合成矢量相关的量是所述合成矢量的大小。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的步态仪，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的面积和/或负侧波形的面积的量。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的步态仪，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述上下轴加速度的随时间变化波形中的负侧波形的最小谷值的量。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的步态仪，其特征在于，所述物理量包括在从左脚跟着地到右脚跟着地为止的左脚基准期间和从右脚跟着地到左脚跟着地为止的右脚基准期间分别出现的、表示所述前后轴加速度的随时间变化波形中的正侧波形的最大峰值和/或负侧波形的最小谷值的量。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的步态仪，其特征在于，所述评价部针对所述物理量设定阈值，并且根据所述阈值分多阶段评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置。
8.一种评价被测定者的步态的方法，其特征在于包括如下步骤：
取得安装于被测定者的腰的正中线上的加速度传感器的输出；
利用所述加速度传感器输出的前后轴加速度的随时间变化波形和上下轴加速度的随时间变化波形中的一方或双方，定量计算与所述被测定者步行中的腰相对于全身在前后方向的位置对应的物理量；以及
基于所述物理量评价所述步行中的腰相对于全身在前后方向的位置是否前移。
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