CN105208932B - 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。评价被测定者的步态的步态仪(1)包括：加速度传感器(112)，安装于被测定者的腰的正中线上；评价部(110)，在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；以及显示处理部(210)，将反复得出的所述评价量以时间序列排列显示于显示画面。

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
以往，作为这种装置具有一种步态仪，例如专利文献1(日本专利公开公报特开2011-078534号)所示，利用安装于被测定者的加速度传感器的输出，评价步幅的左右平衡和重心的左右平衡，并且利用与评价对应的位置或尺寸的气泡图显示评价结果(参照专利文献1、图10、图14、图18等)。
此外，例如专利文献2(日本专利公开公报特开2011-251013号)所示，具有一种便携电子设备，基于安装于被测定者的六轴传感器(三轴加速度传感器和三轴角速度传感器)的输出，得出各轴的移动量和转动量，并且根据它们来评价步态。在专利文献2的便携电子设备中，评价的结果显示为将100分作为满分的得分(参照专利文献2、图25(G))。
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-078534号
专利文献2：日本专利公开公报特开2011-251013号
但是，以往的装置关注人平时日常生活中连续步行的期间，例如最长10分钟的期间，在整个该期间持续评价步态，但未通知用户该期间内步态的推移(良否的随时间变化)。因此，用户难以了解日常的一系列步行中是否能够始终正确地行走、在什么时机步态变差这样的信息。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的一种方式提供一种步态仪，能够以用户容易理解的方式提示日常生活的连续步行中的步态的良否的随时间推移。
此外，本发明另一种方式提供一种程序，用于使计算机执行能够以用户容易理解的方式提示日常生活的连续步行中的步态的良否的随时间推移。
为了解决所述课题，本发明的一种方式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；评价部，在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；以及显示处理部，将反复得出的所述评价量以时间序列排列显示于显示画面，所述评价部在各所述单位期间内，仅在比所述单位期间短的预先设定的记录期间取得所述加速度传感器的输出，并且基于该取得的输出得出针对该单位期间的所述评价量。
在本发明的一种方式的步态仪中，加速度传感器安装于腰的正中线上。评价部在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于加速度传感器的输出，反复得出定量表示被测定者的步态的评价量，显示处理部将反复得出的评价量以时间序列排列显示于显示画面。因此，在该步态仪中，在人平时日常生活中连续步行的期间，例如最长10分钟的整个期间，持续评价步态并向用户通知该期间内的步态的推移(良否的随时间变化)。因此，用户可以掌握日常的连续整个步行期间的步态的良否的推移，从而可以容易掌握在日常的连续步行中良好的步行方式的期间(单位期间)和除此以外的期间(单位期间)。此外，在该步态仪中，仅在比单位期间短的记录期间内取得加速度传感器的输出。即，该步态仪不在整个单位期间区域取得加速度传感器的输出，而是断续地进行取得(记录)。因此，可以抑制步态仪的耗电。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述显示处理部使所述反复得出的评价量以柱状图或折线图显示于所述显示画面。
在所述一种实施方式的步态仪中，能够以视觉上更容易理解的方式通知用户在日常的整个连续步行期间的步态的良否的推移。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，预先确定与所述评价量的优劣相关的基准值，所述显示处理部在所述柱状图或所述折线图的显示中，将所述柱状图或所述折线图的相当于所述基准值以上的部分强调显示。
在所述一种实施方式的步态仪中，用户能够更直观地掌握日常的步行中能够进行良好的步行的期间(单位期间)。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述步态仪还包括名次确定部，所述名次确定部在所述反复得出的评价量之间确定优劣的名次，所述显示处理部使所述反复得出的评价量中的、所述名次相当于预先确定数量的高名次的评价量的显示方式与其他评价量的显示方式不同。
在所述一种实施方式的步态仪中，用户一眼看出日常的步行中能够进行良好的步行的期间(单位期间)。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述步态仪还包括错误判断部，所述错误判断部基于所述加速度传感器的输出，判断在每个所述单位期间是否能够得出所述评价量，所述错误判断部判断在某一单位期间不能得出所述评价量时，所述显示处理部在该单位期间代替所述评价量的显示而是进行错误显示。
在所述一种实施方式的步态仪中，在步态仪不能正确地评价被测定者的步态的期间(单位期间)，不显示评价量。因此，用户不会看到由于步态仪不能正确地评价被测定者的步态而进行的评价，可以预防用户错误认识自身的步态。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于还包括：得分运算部，通过对相当于所述高名次的评价量进行合计或平均来得出得分；以及得分显示处理部，将所述得分运算部得出的所述得分显示于所述显示画面。
在所述一种实施方式的步态仪中，可以表示仅基于在步行期间中进行良好的步行的期间(单位期间)得到的得分。因此，与对整个期间(单位期间)的评价量进行合计或平均来导出得分的情况相比，可以将日常的连续步行中特别是步态容易改进的期间(步行期间)的步态的改进成果通知用户。并且，看到由此导出的得分的用户可以尽早掌握自身的步态的改进成果。由此，可以进一步提高用户改进步态的积极性，从而能够促进用户的步态改进。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述步态仪还包括存储所述反复得出的评价量的存储部，所述存储部将与所述被测定者的步行条件相关的数据，与所述反复得出的评价量相关联地存储。
在所述一种实施方式的步态仪中，可以与评价量相关联地存储有可能对与步态相关的评价结果带来影响的、与被测定者的步行条件相关的数据，从而可以存储在步态的分析中有用的信息。
在一种实施方式的步态仪中，其特征在于，所述步态仪还包括条件输入部，所述条件输入部接收所述被测定者步行中使用的鞋的信息，所述存储部利用所述条件输入部接收的信息，存储与所述被测定者步行时穿着的鞋的种类相关的数据作为与所述步行条件相关的数据，所述显示处理部使表示所述鞋的种类的信息显示于所述显示画面。
在所述一种实施方式的步态仪中，可以存储对被测定者的步态带来影响的被测定者的鞋的信息。因此，能够与评价量一起存储用于在步态的分析中考虑鞋的影响的分析所必要的信息。另外，鞋的种类可以包括拖鞋、凉鞋、运动鞋和高跟鞋等，此外，也可以包括光脚，并且不限于所述种类。
本发明的另一种方式的评价被测定者的步态的方法包括如下步骤：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；在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间利用所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；以及将反复得出的所述评价量以时间序列排列显示于显示画面，所述取得的步骤在各所述单位期间内，仅在比所述单位期间短的预先设定的记录期间取得所述加速度传感器的输出，并且反复得出所述评价量的步骤基于在所述取得的步骤中取得的所述输出得出针对该单位期间的所述评价量。
通过执行该程序，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，在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于加速度传感器的输出，反复得出定量表示被测定者的步态的评价量，并且将反复得出的评价量以时间序列排列显示于显示画面。因此，计算机可以在人平时日常生活中连续步行的期间、例如最长10分钟的期间持续评价步态并通知用户该期间内的步态的推移(良否的随时间变化)。因此，用户可以掌握日常的整个连续步行期间的步态的良否的推移，从而容易掌握日常的步行中能够进行良好的步行的期间(单位期间)和除此以外的期间(单位期间)。此外，在该程序中，仅在比单位期间短的记录期间内取得加速度传感器的输出。即，该程序不在整个单位期间区域取得加速度传感器的输出，而是断续地进行取得(记录)。因此，可以抑制计算机的耗电。
本发明另一种方式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；评价部，在预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；存储部，存储所述反复得出的评价量；以及条件输入部，接收所述被测定者步行中使用的鞋的信息，所述存储部利用所述条件输入部接收到的信息，将与所述被测定者步行时穿着的鞋的种类相关的数据作为与步行条件相关的数据，与所述反复得出的评价量相关联地存储。
在本发明的另一种方式的步态仪中，加速度传感器安装在腰的正中线上。评价部在预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于加速度传感器的输出反复得出定量表示被测定者的步态的评价量，并且利用条件输入部，取得被测定者步行中使用的鞋的信息。并且，利用条件输入部接收到的信息，将与被测定者步行时穿着的鞋的种类相关的数据作为与步行条件相关的数据，与反复得出的评价量相关联地存储在存储部内。因此，能够将对日常步行中的步态的评价量与该步行中使用的鞋的种类相关联且容易地存储，并且能够容易地存储用于步态详细分析的有用数据。
如上所述，按照本发明的一种方式的步态仪，用户可以容易地掌握平时日常生活中连续步行的期间、例如最长10分钟的整个期间的步态的推移(良否的随时间变化)。因此，用户容易掌握如下信息：日常的一系列步行中是否能够始终正确地步行、在什么时机步态变差。
此外，通过使计算机执行本发明的一种方式的程序，用户可以容易掌握平时日常生活中连续步行的期间、例如最长10分钟的整个期间的步态的推移(良否的随时间变化)。因此，用户可以容易掌握如下信息：日常的连续步行中是否能够始终正确地步行、在什么时机步态变差。
附图说明
图1是表示本发明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是表示人步行时利用安装于腰的加速度传感器观测的上下轴加速度的例子(时间区域)、步行周期中相当于走一步的基准期间和步行一步的步法之间关系的图。
图6A是表示人直线步行时得到的左右轴加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
图6B是表示人非直线步行(像拐弯那样的步行)时得到的左右轴加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
图7A是表示人进行适合于步态评价的步行时得到的上下轴加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
图7B是表示人边进行不适合于步态评价的动作(像交换提着手提包的手那样的动作)边步行时得到的上下轴加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
图8的(A)、图8的(B)和图8的(C)是表示人步行中的姿势(前脚跟着地的时机)的图。图8的(A)是横向观察步行中的重心位置处于前移位置的人时的示意图。图8的(B)是横向观察步行中的重心位置处于中央附近的人时的示意图。图8的(C)是横向观察步行中的重心位置处于后移位置的人时的示意图。图8的(D)、图8的(E)和图8的(F)是表示在从前脚跟着地的时机到作为移动脚的后脚在前进方向上与作为站立脚的前脚一致的时机为止的期间，加速度传感器输出的上下轴加速度的随时间变化波形的典型例子的图。图8的(D)是重心位置处于前移位置的人(图8的(A))的上下加速度随时间变化波形的典型例子。图8的(E)是重心位置处于中央附近的人(图8的(B))的上下加速度随时间变化波形的典型例子。图8的(F)是重心位置处于后移位置的人(图8的(C))的上下加速度随时间变化波形的典型例子。
图9是表示加速度传感器输出的上下轴加速度随时间变化的坐标图。
图10是表示10分钟的步行期间的各单位期间中，取得加速度传感器的输出的期间(记录期间)和未取得加速度传感器的输出的期间(非记录期间)的示意图。
图11是表示构成步态仪的活动量计的控制部的动作流程图。
图12是表示构成步态仪的智能手机的显示部(操作部)的显示例的图。
图13是表示所述智能手机的显示画面(显示部)上的得分显示的例子的图。
图14是表示所述智能手机的显示画面(显示部)上的、利用了柱状图的评价量的时间序列显示的例子的图。
图15是表示所述智能手机的显示画面(显示部)上的、利用了折线图的评价量的时间序列显示和柱状图显示的例子的图。
图16是表示构成步态仪的智能手机的控制部的动作流程图。
图17是表示被测定者穿着运动鞋时取得的上下轴前后轴合成加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
图18是表示被测定者穿着高跟鞋时取得的上下轴前后轴合成加速度的随时间变化波形的例子的坐标图。
附图标记说明
1 步态仪
100 活动量计
112 加速度传感器
110 控制部
120 存储器
180 BLE通信部
200 智能手机
210 控制部
220 存储器
290 网络通信部
230 操作部
240 显示部
280 BLE通信部
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示本发明实施方式的步态仪(整体用附图标记1表示)的系统构成。该步态仪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；蓝牙低能耗，在低耗电Bluetooth、Bluetooth CoreSpecification Ver.4.0中规定)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。振荡部111可以是模块芯片，该模块芯片具有作为时钟发生器的功能。
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。加速度传感器112可以是三轴加速度传感器的模块芯片。
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。存储器120可以构成以下详细说明的存储部。
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至少包括信号处理系统，该信号处理系统能够对上下轴加速度、左右轴加速度和前后轴加速度中的至少任意一个的时间序列数据进行处理。控制部110能够作为以下详细说明的评价部和错误判断部进行动作。
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、显示内容切换的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，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。显示部140可以作为以下详细说明的通知部进行动作。显示部140可以是LED(发光二极管)，通过点亮、熄灭、闪烁等显示电源的导通/断开、动作状态等。
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。BLE通信部180可以是具有BLE功能的模块芯片。
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有应用软件(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(显示画面)上或从通信部280、290输出。控制部210可以作为以下详细说明的显示处理部、名次确定部、得分运算部和得分显示处理部进行动作。
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、SSD(Solid State Drive；固态硬盘))等。存储器220和辅助存储装置构成以下详细说明的存储部。
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，使预定的图像显示于显示画面。
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，并且接收通过网络900从其他装置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)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、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(参照图12)。图12是智能手机200的操作部230(显示部240)的显示例。此处的“开始”按钮241是从用户(被测定者90)接收测定开始的指令的部分。此外，在所述画面上设置有按钮242，该按钮242用于输入与被测定者的步行条件相关的数据。该按钮用于由用户(被测定者90)输入与步行中使用的鞋的种类相关的信息，作为与步行条件相关的数据。用户通过轻击该按钮242来调取用于选择鞋的种类的菜单，通过从菜单中选择光脚、凉鞋、高跟鞋等鞋，可以输入在步行中使用的鞋的种类。输入的数据与步态和左右平衡的评价量相关联地存储于存储部(存储器220等)。
在所述状态下，被测定者90进行日常生活中普通的步行(例如从家到车站、从车站到工作地点这样的步行)。
由此，活动量计100的控制部110作为评价部进行动作，进行后述的运算。并且，通过BLE通信部180，将表示所述评价结果的信息向智能手机200发送。智能手机200的控制部210作为显示处理部进行动作，进行后述的处理，并且显示评价结果。
图11表示实施方式的活动量计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和步骤S3所示，控制部110使利用振荡部111的输出的计时器开始计时。在步骤S2中，使第一计时器开始计时，该第一计时器对与日常的连续步行配合的步行期间(例如10分钟)进行计时。在步骤S3中，使第二计时器开始计时，该第二计时器对步行期间中的多个步态评价的单位期间(例如30秒)进行计时。另外，步行期间并不限于10分钟。例如可以是3分钟这样的时长。同样，单位期间也不限于30秒。例如可以是1分钟这样的时长。
并且，各单位期间内的最初的10秒期间(这相当于被测定者的步行周期为1秒时走20步的时间。将其称为“记录期间”)，控制部110通过作为评价部进行动作，取得来自加速度传感器112的输出。在整个10秒期间从加速度传感器112取得输出之后，评价部停止取得加速度传感器的输出(步骤S4)。此处停止取得的目的是为了省电。
在步骤S4的处理结束的时刻，作为评价部的控制部110将根据加速度传感器的输出而生成的三轴方向加速度时间序列数据保持在存储器120内。接着，控制部110通过作为错误判断部进行动作，基于一个方向或多个方向的加速度时间序列数据，判断该单位期间内的加速度时间序列数据是否以能够适当地评价步态的程度被正确地测定(步骤S5)。例如，判断在该单位期间内被测定者是否拐弯、或者被测定者是否交换了提着手提包的手。
并且，在步骤S6中，判断该单位期间内的加速度时间序列数据以能够适当评价步态的程度被正确地测定时(步骤S6中为“是”)，控制部110通过作为评价部进行动作，推断该单位期间内的被测定者的步态(例如重心的前后方向的偏移)(步骤S7)。此外，评价部推断该单位期间内的被测定者的步态的左右平衡(例如左脚为支撑脚时的步行动作和右脚为支撑脚时的步行动作的差异)(步骤S8)。并且，评价部基于步骤S7和步骤S8中的推断，分多阶段评价该单位期间内的被测定者的步态和左右平衡(步骤S9)。
另一方面，在步骤S6中，判断该单位期间内的加速度时间序列数据不是以能够适当地评价步态的程度被正确地测定时(步骤S6中为“否”)，控制部110通过作为评价部进行动作，记录表示不能评价该单位期间内的被测定者的步态和左右平衡的数据(步骤S12)。
在步骤S10中，评价部向智能手机200输出在步骤S9中评价的评价结果或在步骤S12中记录的表示测定错误的数据。
控制部110待机到第二计时器的计时超过30秒(步骤S11)。
如果第二计时器的计时超过了30秒，则接着控制部110判断第一计时器的计时是否超过了10分钟(步骤S13)。第一计时器的计时未超过10分钟时(步骤S13中为“否”)，处理转移至步骤S3。第一计时器的计时超过了10分钟时(步骤S13中为“是”)，结束处理。
以下，参照图5、图6A、图6B、图7A、图7B、图8、图9和图10，对图11所示的控制部110的处理进行详细说明。
图5是表示人的步法与步行周期中相当于走一步的基准期间(图中的T7(＝StepT))的期间从安装于腰的活动量计100的加速度传感器112输出的上下轴加速度(以铅垂上方为正的Z轴方向加速度)的随时间变化波形的典型例子之间关系的图。
在迈出的前脚(图中右脚)的脚跟接触移动面的时机(脚跟着地的时机)的附近，上下轴加速度通过零交叉点而从负转为正。
此后，在上下轴加速度中出现三个峰值(极大点)(P1(时间t＝T1)、P2(时间t＝T3)、P3(时间t＝T5))和各峰值间的波谷(极小点)(V1(时间t＝T2)、V2(时间t＝T4))。步法中的站立脚(图中右脚)和移动脚(图中左脚)在前进方向上大体一致的时机(站立脚中期时机)与出现第三峰值P3的时机附近对应。
如果超过步法中的站立脚中期时机，则上下轴加速度再次通过零交叉点而从正转为负，并且通过极小点(V3(时间t＝T6))，最终在时间t＝T7再次通过零交叉点(时间t＝T7)而从负转为正。时间t＝T7的零交叉点是(图中将左脚转为前脚)下一步的脚跟着地时机。
如此，上下轴加速度中出现人步行一步期间图示并说明的波形。在本说明书中，将从前脚跟着地的时机(脚跟着地时机)到下一次脚跟着地的时机为止的期间(StepT)规定为基准期间。另外，以下的说明中只在需要特别区分的情况下，将从左脚跟着地时机到右脚跟着地时机为止的期间称为左脚基准期间，将从右脚跟着地时机到左脚跟着地时机为止的期间称为右脚基准期间，从而区分左脚迈出一步和右脚迈出一步各自的基准期间。
在将上方作为正的所述上下轴加速度的随时间变化波形中，从加速度值从负变化为正的零交叉点的出现时机到下一次从负变化为正的零交叉点的出现时机为止的期间相当于一个基准期间。
接着，参照图6A、图6B、图7A和图7B，说明作为错误判断部进行动作的控制部110判断加速度时间序列数据是否以能够适当地评价步态的程度被正确地测定。
图6A是表示被测定者笔直步行时得到的左右轴加速度时间序列数据的例子的图。在此，虚线表示各基准期间的边界。从图6A明显可以看出，被测定者笔直步行时，在左右轴加速度时间序列数据中未出现极端大的值(例如绝对值超过8[m/s2]的值)。
另一方面，图6B是表示被测定者拐弯等时得到的左右轴加速度时间序列数据的例子的图。从图6B明显可以看出，被测定者拐弯等时，在左右轴加速度时间序列数据中出现极端大的值(例如绝对值超过8[m/s2]的值)。
因此，错误判断部判断在该单位时间内得到的左右轴加速度时间序列数据中，是否具有超过了预先确定的阈值的情况(例如阈值+THY＝+8[m/s2]，阈值-THY＝-8[m/s2])(步骤S5)。并且，错误判断部判断在左右轴加速度时间序列数据中具有超过了该阈值的情况时，判断在该单位期间内不能得到用于适当地评价步态的数据，判断为测定条件错误(步骤S6中为“否”)。
图7A是表示被测定者未对手提包进行换手而步行时得到的上下轴加速度时间序列数据的例子的图。从图7A明显可以看出，被测定者未对手提包进行换手而步行时，在上下轴加速度时间序列数据中未出现极端小的值(例如在-5[m/s2]以下的值)。
另一方面，图7B是表示被测定者边步行边对手提包进行换手时得到的上下轴加速度时间序列数据的例子的图。从图7B明显可以看出，被测定者边步行边对手提包进行换手时，在上下轴加速度时间序列数据中出现了极端小的值(例如在-5[m/s2]以下的值)。
因此，错误判断部判断在该单位时间内得到的上下轴加速度时间序列数据中是否具有在预先确定的阈值(例如，阈值THZ＝-5[m/s2])以下的情况(步骤S5)。并且，错误判断部判断在上下轴加速度时间序列数据中具有在预先确定的阈值以下的情况时，判断为在该单位期间内不能得到用于适当地评价步态的数据，判断为测定条件错误(步骤S6中为“否”)。
如此，错误判断部基于各单位时间内取得的一轴或多轴加速度，判断在同一单位时间内步行者是否在步行中进行了对步态评价带来影响的特殊动作(转弯的动作、对手提包进行换手的动作等)，当判断被测定者在步行中进行了所述特殊动作时，不对该单位期间进行步态、左右平衡等的评价。此外，在后述的评价结果的显示中，也不进行该单位期间的评价量的显示而是显示测定错误。由此，不会向用户提示错误的评价结果。此外，特殊动作除了包括转弯的动作、对手提包进行换手的动作以外，还可以包括避开障碍物的动作、为了等待红绿灯信号而在单位期间内未步行预定步数(例如10步)等情况。在这种情况下，错误判断部也可以基于加速度传感器112的输出，判断是否存在所述动作。
接着，对步态的推断(步骤S7)进行说明。控制部110通过作为评价部进行动作，利用单位期间的上下轴加速度时间序列加速度数据，计算与被测定者步行中的重心的前后方向的位置偏移(前移/后移)对应的量(前移度/后移度)。
参照图8，对步态的推断(重心位置的推断)的方法进行说明。图8的(A)、图8的(B)和图8的(C)是表示人步行中的姿势(前脚跟着地的时机)的图。图8的(A)是横向观察步行中的重心位置处于前移位置的人时的示意图，图8的(B)是横向观察步行中的重心位置处于中央附近的人时的示意图，图8的(C)是横向观察步行中的重心位置处于后移位置的人时的示意图。
图8的(D)、图8的(E)和图8的(F)是表示在从前脚跟着地的时机到作为移动脚的后脚在前进方向上与作为站立脚的前脚一致的时机为止的期间，加速度传感器输出的上下轴加速度的随时间变化波形的典型例子的图。图8的(D)是重心位置处于前移位置的人(图8的(A))的上下轴加速度随时间变化波形的典型例子，图8的(E)是重心位置处于中央附近的人(图8的(B))的上下轴加速度随时间变化波形的典型例子，图8的(F)是重心位置处于后移位置的人(图8的(C))的上下轴加速度随时间变化波形的典型例子。
对图8的(D)、图8的(E)和图8的(F)进行比较可知，与使重心位置处于接近身体中心部的区域而步行的人的上下轴加速度的随时间变化波形(图8的(E))相比，在使重心位置偏向前移而步行的人的上下轴加速度的随时间变化波形(图8的(D))中具有如下倾向：(将从负转为正的零交叉点作为初始的)一个基准期间内最初出现的极大点的值ZAP1变小，并且第三次出现的极大点的值ZAP3变大。所述倾向伴随重心向前偏移的程度越强而越显著。
相反，与使重心位置处于接近身体中心部的区域而步行的人的上下轴加速度的随时间变化波形(图8的(E))相比，在使重心位置偏向后移而步行的人的上下轴加速度的随时间变化波形(图8的(F))中具有如下倾向：(将从负转为正的零交叉点作为初始的)一个基准期间内最初出现的极大点的值ZAP1变大，并且第三个出现的极大点的值ZAP3变小。所述倾向伴随重心向后偏移的程度越强越显著。
如果对所述倾向进行总结，则如下所述。
·(1)将第一极大点的值ZAP1除以同一基准期间的第二极大点的值ZAP2后的值(前移度Kg1(Kg1＝ZAP1/ZAP2))越大，步行中的人的重心位置向前偏移的程度(前移度)越大。
·(2)将第三极大点的值ZAP3除以同一基准期间的第二极大点的值ZAP2后的值(后移度Kg3(Kg3＝ZAP3/ZAP2))越大，步行中的人的重心位置向后偏移的程度(后移度)越大。
另外，在所述前移度Kg1和后移度Kg3的导出过程中，将第一极大点的值ZAP1和第三极大点的值ZAP3除以同一基准期间的第二极大点的值ZAP2是标准化，目的在于降低由测定环境和被测定者的个体差产生的影响。
作为评价部进行动作的控制部110通过对前移度Kg1和后移度Kg3进行比较，例如通过得出前移度Kg1和后移度Kg3之比来推断单位期间内的被测定者的步态。所述比例越接近1表示在前后方向上重心越处于接近被测定者中心的位置。
接着，对左右平衡的推断(步骤S7)进行说明。控制部110通过作为评价部进行动作，利用单位期间的一个或多个轴向的加速度时间序列加速度数据，计算与被测定者步行中的左右平衡(左脚走一步的动作和右脚走一步的动作的差异)对应的量。
图9是某一单位期间内测定的上下轴加速度时间序列数据的坐标图。控制部110通过作为评价部进行动作，在各基准期间(904、905、906、…)中检测加速度的最大值和最小值，并且得出作为最大值和最小值之差的PP值(PP904、PP905、PP906、…)。并且，评价部得出第偶数个基准期间的PP值(将左脚或右脚作为支撑脚的相当于走一步的基准期间的PP值(PP904、PP906、…))和第奇数个基准期间的PP值(将右脚或左脚作为支撑脚的相当于走一步的基准期间的PP值(PP905、PP907、…))之比。该比例越接近1，表示将左脚和右脚作为支撑脚的相当于走一步的基准期间内的步行动作(在这种情况下特别是上下方向的摆动)的差异越小。
同样，评价部分别利用左右轴加速度时间序列数据和前后轴加速度时间序列数据，同样得出第偶数个基准期间的PP值和第奇数个基准期间的PP值之比。该比例也是越接近1，表示在将左脚和右脚作为支撑脚的相当于走一步的基准期间内的步行动作(在所述情况下分别为左右方向的摆动和前后方向的摆动)的差异越小。
另外，如上所述，仅在各单位期间的最初10秒期间，控制部110通过作为评价部进行动作，取得来自加速度传感器112的输出。在整个10秒期间从加速度传感器112取得输出之后，评价部停止取得加速度传感器的输出。图10是所述控制部从加速度传感器112取得输出的通断的时序图。如此，控制部110在各单位期间内仅在最初10秒期间(记录期间)进行加速度数据的取得(记录)，在剩余的20秒期间(非记录期间)未进行加速度数据的取得。如此，即使断续地进行加速度数据的记录，也能够进行与在整个步行期间连续取得加速度数据时同样的步态和左右平衡的评价。此外，通过如此断续地进行加速度数据的记录，能够格外有效地抑制活动量计100的耗电。
最后，控制部110通过作为评价部进行动作，分别分多阶段评价步态和步行动作左右平衡(步骤S9)。
评价部例如通过将步骤S7中得到的推断结果与多个基准值进行比较，分多阶段评价各单位期间的步态(重心位置的偏移)。重心的位置越接近中心(Kg1和Kg3之比越接近1)，评价部对该单位期间内的步态越给予高评价。
此外，评价部例如通过将步骤S8中得到的推断结果与多个基准值进行比较，分多阶段评价各单位期间的左右平衡。第偶数个基准期间的PP值和第奇数个基准期间的PP值之比越接近1，评价部对该单位期间内的左右平衡越给予高评价。另外，分别针对上下轴加速度、左右轴加速度和前后轴加速度可以得出第偶数个基准期间的PP值和第奇数个基准期间的PP值之比时，分别独立地给予评价，针对一个单位期间输出三种左右平衡评价量。
如此，评价部针对步态向智能手机200输出一个评价量，并且针对左右平衡向智能手机200输出一个或多个评价量。
以下对智能手机200的动作进行说明。图16是表示智能手机200的控制部210的动作流程图。
在步骤S21中，智能手机200的控制部210检查是否已经从活动量计100接收到整个步行期间的步态和左右平衡的评价量。控制部210取得的评价量存储于存储部(存储器220)。
在步骤S22中，控制部210通过作为名次确定部进行动作，对每个单位期间反复得到的多个评价量基于其优劣来确定名次。
在步骤S23中，控制部210通过作为得分运算部进行动作，按照名次确定部得出的名次，通过对高名次的三个评价量进行加法运算来导出得分。另外，得分运算部可以将高名次的三个评价量的平均作为得分导出。此外，导出得分所使用的评价量并不限于高名次的三个评价量。得分运算部可以利用预先确定数量的高名次评价量来导出得分。
在步骤S24中，控制部210通过作为得分显示处理部进行动作，使显示画面(显示部240)显示得分(10分钟步行评价得分)。图13是得分的显示例。如此在显示画面(显示部240)上显示基于在步骤S23中得出的高名次的三个评价量所获得的得分SCR1。如此通过将仅基于高名次评价量得到的得分向用户提示，用户可以容易地实际感觉到每次步态测量时步态改进情况，从而提高改进步态的积极性。此外，在显示画面(显示部240)上除了显示得分SCR1以外，还可以显示与步态相关的评论和得分SCR2、以及与左右平衡(步行平衡)相关的评论和得分SCR3。此外，与开始指示画面(图12)同样，可以设置按钮242，该按钮242用于输入与被测定者的步行条件相关的数据。
在步骤S25中，控制部210通过作为显示处理部进行动作，在显示画面(显示部240)上以时间序列排列显示步行期间(10分钟)内的各单位期间中得出的评价量。图14是使每个单位期间内反复得出的评价量以柱状图显示于显示画面(显示部240)的例子的图。此时，显示处理部在步骤S22中按照名次确定部确定的名次，将高名次评价量显示为用户能够视觉识别出高名次评价量和其他评价量。在此，通过使单位期间“1”(从步行期间经过了1分钟后开始的单位期间)、单位期间“2”(同样从步行期间经过了2分钟后开始的单位期间)和单位期间“3.5”(从步行期间经过了3分30秒后开始的单位期间)的显示MK与其他单位期间的显示NMK不同，用户能够识别出得到高名次评价量的时间段。
此外，显示处理部可以利用预先确定的与评价量的优劣相关的基准值(在此针对步态为Lv20、针对左右平衡(步行平衡)为Lv10)，强调显示柱状图244中相当于该基准值以上的部分244b。在所述强调显示中，以用户能够视觉识别的方式，使相当于基准值以上的部分244b和小于基准值的部分244a两者的显示方式不同来进行显示。此外，针对活动量计100的控制部110(错误判断部)判断加速度时间序列数据不是以能够适当地评价步态的程度被正确地测定的单位期间的评价量显示，显示处理部进行错误显示243来代替评价量。
图15是表示评价量的时间序列显示的另一个例子的图。如本图所示，能够以折线图的方式进行评价量的时间序列显示。在这种情况下，折线图可以利用预先确定的与评价量的优劣相关的基准值(在此针对步态为Lv20)，强调显示折线图245中相当于该基准值以上的部分。这样，以柱状图或折线图来进行评价量的时间序列显示，在让用户更容易理解方面非常有用。
如上所述，在本发明实施方式的步态仪中，可以将用户平时日常生活中连续步行的期间、例如最长10分钟期间的步态的推移(良否的随时间变化)通知用户。因此，用户可以容易地知道如下信息：日常一系列的步行中是否能够始终正确地行走、在什么时机步态变差。
最后，说明被测定者步行中使用的鞋的不同对测定的加速度、进而对步态的评价结果带来的影响。本发明的发明人们通过研究认识到因鞋的不同而使步行方式变化的被测定者大量存在。图17是被测定者穿着运动鞋步行时得到的上下轴前后轴合成加速度的波形坐标图。图18是同一被测定者穿着高跟鞋步行时得到的上下轴前后轴合成加速度的波形坐标图。如此，观察各种情况的基准期间的波形PS 172和波形PS 182各自的波形的前半段可以明显看出，从相同的被测定者得到的加速度受到鞋的影响而表现出不同的倾向。因此，在步态和左右平衡的评价中，考虑被测定者的步行条件(例如本例中说明的鞋的种类这样的条件)的不同是有意义的。在此，在本发明实施方式的步态仪中，追加了用户用于输入步行条件(例如鞋的种类)的结构。用户输入的步行条件的信息与评价量相关联地存储，并且在后述的分析中使用。
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姿势，更具体的说，评价日常生活中的步态的良否的随时间推移。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记录在CD、DVD、闪存器等记录介质内。通过将记录在所述记录介质内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，可以使所述计算机装置执行定量评价人的步态是否为正确姿势的方法。

Claims (9)

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；
评价部，在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间基于所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；以及
显示处理部，将反复得出的所述评价量以时间序列排列显示于显示画面，
所述评价部在各所述单位期间内，仅在比所述单位期间短的预先设定的记录期间取得所述加速度传感器的输出，并且基于该取得的输出得出针对该单位期间的所述评价量。
2.根据权利要求1所述的步态仪，其特征在于，所述显示处理部使所述反复得出的评价量以柱状图或折线图显示于所述显示画面。
3.根据权利要求2所述的步态仪，其特征在于，
预先确定与所述评价量的优劣相关的基准值，
所述显示处理部在所述柱状图或所述折线图的显示中，将所述柱状图或所述折线图的相当于所述基准值以上的部分强调显示。
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，
所述步态仪还包括名次确定部，所述名次确定部在所述反复得出的评价量之间确定优劣的名次，
所述显示处理部使所述反复得出的评价量中的、所述名次相当于预先确定数量的高名次的评价量的显示方式与其他评价量的显示方式不同。
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，
所述步态仪还包括错误判断部，所述错误判断部基于所述加速度传感器的输出，判断在每个所述单位期间是否能够得出所述评价量，
所述错误判断部判断在某一单位期间不能得出所述评价量时，所述显示处理部在该单位期间代替所述评价量的显示而是进行错误显示。
6.根据权利要求4所述的步态仪，其特征在于还包括：
得分运算部，通过对相当于所述高名次的评价量进行合计或平均来得出得分；以及
得分显示处理部，将所述得分运算部得出的所述得分显示于所述显示画面。
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，
所述步态仪还包括存储所述反复得出的评价量的存储部，
所述存储部将与所述被测定者的步行条件相关的数据，与所述反复得出的评价量相关联地存储。
8.根据权利要求7所述的步态仪，其特征在于，
所述步态仪还包括条件输入部，所述条件输入部接收所述被测定者步行中使用的鞋的信息，
所述存储部利用所述条件输入部接收的信息，存储与所述被测定者步行时穿着的鞋的种类相关的数据作为与所述步行条件相关的数据，
所述显示处理部使表示所述鞋的种类的信息显示于所述显示画面。
9.一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；
在10分钟以下的预先确定的连续步行期间内，对每个预先确定的单位期间利用所述加速度传感器的输出，反复得出定量表示所述被测定者的步态的评价量；以及
将反复得出的所述评价量以时间序列排列显示于显示画面，
所述取得的步骤在各所述单位期间内，仅在比所述单位期间短的预先设定的记录期间取得所述加速度传感器的输出，并且反复得出所述评价量的步骤基于在所述取得的步骤中取得的所述输出得出针对该单位期间的所述评价量。
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