JP2006312029A - Support device for gait training - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加齢、病気及びケガなどにより歩行機能が低下している場合に、歩行機能を回復させるために行われる歩行訓練を支援する歩行訓練支援装置に関する。 The present invention relates to a walking training support device that supports walking training performed to recover a walking function when the walking function is deteriorated due to aging, illness, injury, or the like.
歩行機能の向上を図る歩行訓練の支援装置としては、被験者が歩行可能となっている圧力分布センサを備え、当該圧力分布センサ上を被験者が歩行したときの足裏にかかる荷重と足位置と計測する技術が知られている(特許文献1参照)。この技術によると、被験者の歩行状態が数値化されて理想的な歩行状態との差を客観的に把握することができ、歩行訓練を効率よく行うことができる。また、立位状態における被験者の重心位置を得ることができるロードセルを備え、指示された重心位置と一致するように、被験者が重心位置を移動させる訓練を行う技術が知られている(特許文献2参照)。 As a walking training support device for improving the walking function, a pressure distribution sensor that enables the subject to walk is provided, and the load applied to the sole and the foot position when the subject walks on the pressure distribution sensor are measured. The technique to do is known (refer patent document 1). According to this technology, the walking state of the subject can be digitized, the difference from the ideal walking state can be objectively grasped, and walking training can be performed efficiently. In addition, a technology is known that includes a load cell that can obtain the position of the center of gravity of the subject in the standing position, and performs training for the subject to move the position of the center of gravity so as to coincide with the instructed center of gravity (Patent Document 2). reference).
特許文献1の技術によると、被験者が通常の歩行を行うために圧力分布センサの面積を大きくする必要があるため、装置が大型化する。また、圧力分布センサが高価なため、装置の製造コストが高くなる。他方、特許文献2の技術によると、装置が小型化し、安価なロードセルを使用するため製造コストが低くなるが、ロードセルでは、被験者の重心位置を得ることはできても被験者の足裏の位置及び足圧分布を得ることができないため、歩行状態について高度な解析を行うことができない。
According to the technique of
本発明の主たる目的は、荷重状態の高度な解析を行いつつ、小型化及び低コスト化を図ることができる歩行訓練支援装置を提供することである。 A main object of the present invention is to provide a walking training support device that can achieve downsizing and cost reduction while performing advanced analysis of a load state.
本発明の歩行訓練支援装置は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有する圧力分布センサと、前記圧力分布センサ上で足踏みするように被計測者に指示する指示手段と、前記指示手段に基づいて被計測者が前記圧力分布センサ上で足踏みしたときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重状態を解析する解析手段とを備えている。 A walking training support apparatus according to the present invention includes a pressure distribution sensor having a plurality of pressure detection areas for detecting pressures applied from a person to be measured, and an instruction unit for instructing the person to be measured to step on the pressure distribution sensor. Corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection areas included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor when the measurement subject steps on the pressure distribution sensor based on the instruction means. And analyzing means for analyzing the load state of the measurement subject on the pressure distribution sensor based on the output value.
本発明によると、被計測者が圧力分布センサ上を移動しないため、圧力分布センサを小さくすることができる。これにより圧力分布センサにより被計測者が足踏みを行ったときの荷重状態の高度な解析を行いつつ、圧力分布センサを小型化することによって歩行訓練支援装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since the person to be measured does not move on the pressure distribution sensor, the pressure distribution sensor can be made small. This makes it possible to reduce the size and cost of the walking training support device by downsizing the pressure distribution sensor while performing advanced analysis of the load state when the measurement subject steps on the pressure distribution sensor. it can.
本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上における被計測者の一方の足の重心位置を算出する片足重心位置算出手段と、前記圧力分布センサ上の被計測者の一方の足との接触領域内における、前記片足重心位置算出手段により算出された当該一方の足の重心位置の軌跡長である片足重心軌跡長を算出する片足重心軌跡長算出手段とを含んでいることが好ましい。これによると、足踏み時における各足の安定度を計測することができる。 In the present invention, the analysis means includes a one-foot center-of-gravity position calculating means for calculating a center-of-gravity position of one foot of the person to be measured on the pressure distribution sensor, and one foot of the person to be measured on the pressure distribution sensor; The one foot center of gravity locus length calculating means for calculating the one foot center of gravity locus length which is the locus length of the center of gravity position of the one foot calculated by the one foot center of gravity position calculating means within the contact area is preferably included. According to this, the stability of each foot at the time of stepping can be measured.
また、本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、前記圧力分布センサ上において、前記重心位置算出手段が算出した前記重心位置の軌跡が描かれた領域の面積を被計測者が足踏みするときの左右の足の距離で除した比歩隔外周面積を算出する比歩隔外周面積算出手段とを含んでいることが好ましい。これによると、被計測者の歩隔が変動した場合でも、被計測者の重心動揺を正確に計測することができる。 Further, in the present invention, the analysis means calculates a gravity center position calculation means for calculating the gravity center position of the measurement subject on the pressure distribution sensor, and the gravity center calculated by the gravity center position calculation means on the pressure distribution sensor. It is preferable to include a specific step outer periphery area calculating means for calculating a specific step outer periphery area obtained by dividing the area of the region where the locus of the position is drawn by the distance between the left and right feet when the measurement subject steps. . According to this, even when the step of the measurement subject fluctuates, the gravity center fluctuation of the measurement subject can be accurately measured.
別の観点から見て、本発明の歩行訓練支援装置は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有する圧力分布センサと、前記圧力分布センサ上で跳躍するように被計測者に指示する指示手段と、前記指示手段に基づいて被計測者が前記圧力分布センサ上で跳躍したときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重状態を解析する解析手段とを備えている。 From another viewpoint, the walking training support apparatus according to the present invention includes a pressure distribution sensor having a plurality of pressure detection areas for detecting pressures applied by a person to be measured, and a target to jump on the pressure distribution sensor. Each of the plurality of pressure detection regions included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor when the measurement target jumps on the pressure distribution sensor based on the instruction means And analyzing means for analyzing the load state of the person to be measured on the pressure distribution sensor based on the output value corresponding to the pressure detected in step (b).
本発明によると、被計測者が圧力分布センサ上で跳躍を行うことができればよいため、圧力分布センサを小さくすることができる。これにより圧力分布センサにより被計測者が跳躍を行ったときの荷重状態の高度な解析を行いつつ、圧力分布センサを小型化することによって歩行訓練支援装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, it is only necessary that the person to be measured can jump on the pressure distribution sensor, so the pressure distribution sensor can be made small. This makes it possible to reduce the size and cost of the walking training support device by downsizing the pressure distribution sensor while performing advanced analysis of the load state when the measured person jumps with the pressure distribution sensor. it can.
また、本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上において、被計測者の荷重が消失したときから、再び被計測者の荷重が表れるまでの時間である跳躍時間を算出する跳躍時間算出手段を含んでいることが好ましい。これによると、跳躍時における被計測者の脚力及びその安定度を計測することができる。 Further, in the present invention, the analysis means calculates a jump time that is a time from when the load of the person to be measured disappears on the pressure distribution sensor until the load of the person to be measured appears again. It is preferable that the calculation means is included. According to this, it is possible to measure the leg strength and stability of the measurement subject at the time of jumping.
さらに、本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、前記重心位置算出手段が算出した重心位置の軌跡長である跳躍重心軌跡長を算出する跳躍重心軌跡長算出手段とを含んでいることが好ましい。これによると、跳躍時における被計測者の正確な重心動揺を計測することができる。 Furthermore, in the present invention, the analysis means calculates a gravity center position calculation means for calculating the gravity center position of the measurement subject on the pressure distribution sensor, and a jumping gravity center that is a locus length of the gravity center position calculated by the gravity center position calculation means. It is preferable to include jumping gravity center locus length calculating means for calculating the locus length. According to this, it is possible to measure the accurate center-of-gravity fluctuation of the measurement subject at the time of jumping.
これら本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値と閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を第1所定値に変換する第1の変換手段と、前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値より小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を前記第1所定値とは異なる第2所定値に変換する第2の変換手段と、被計測者から前記第1の変換手段によって前記第1所定値に変換された出力値及び前記第2の変換手段によって前記第2所定値に変換された出力値に対応した圧力が前記複数の圧力検知領域に対してそれぞれ加えられた場合の被計測者の重心位置に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の基準となる基準位置を算出する基準位置算出手段と、前記重心位置算出手段が算出した重心位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との相対距離である中心変位長をサンプリング時間ごとに算出する中心変位長算出手段と、計測時間内において、前記中心変位長離算出手段が算出した前記中心変位長を積算した総中心変位長を算出する総中心変位長算出手段とを含んでいることが好ましい。これによると、計測時間内におけるサンプリング時間ごとに基準位置を算出することによって、足踏みにおいて、被験者の重心位置と圧力分布センサにおける被計測者との接触領域とが変化するときも、ふらつき度との相関関係が高い総中心変位長を算出することができる。これにより、被計測者のふらつき度を正確に計測することができる。 In these aspects of the present invention, the analyzing means calculates the center-of-gravity position calculation means for calculating the center-of-gravity position of the person to be measured on the pressure distribution sensor, and the plurality of pressure detection areas included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor. A comparison means for comparing an output value corresponding to the pressure detected by each of the pressure and a threshold value, and the comparison means detects each of the plurality of pressure detection areas included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor. When a comparison result is obtained that the output value corresponding to the pressure is equal to or greater than the threshold value, a first conversion unit that converts the output value to a first predetermined value, and the comparison unit from the pressure distribution sensor When a comparison result is obtained that the output value corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection areas included in the pressure distribution data is smaller than the threshold value. And a second conversion means for converting the output values into a second predetermined value different from the first predetermined value, and an output from the measured person converted into the first predetermined value by the first conversion means. Based on the position of the center of gravity of the person to be measured when the pressure corresponding to the value and the output value converted to the second predetermined value by the second conversion means is applied to each of the plurality of pressure detection regions, A reference position calculating means for calculating a reference position serving as a reference for the position of the center of gravity of the measurement subject on the pressure distribution sensor; a center position calculated by the center of gravity position calculating means; and a reference position calculated by the reference position calculating means. A central displacement length calculating means for calculating a central displacement length as a relative distance every sampling time, and a total central displacement length obtained by integrating the central displacement lengths calculated by the central displacement length calculating means within the measurement time. Preferably contains a total center displacement length calculating means for. According to this, by calculating the reference position for each sampling time within the measurement time, when the subject's center of gravity position and the contact area with the measurement subject in the pressure distribution sensor change during stepping, A total center displacement length having a high correlation can be calculated. Thereby, it is possible to accurately measure the degree of fluctuation of the measurement subject.
また、本発明においては、前記解析手段が、前記圧力分布センサ上における被計測者の各歩の重心位置を算出する各歩重心位置算出手段と、前記各歩重心位置算出手段に算出された各歩の重心位置に基づいて、被計測者の各足における重心位置のばらつき度を算出するばらつき度算出手段とを含んでいることが好ましい。これによると、ふらつき度との関連性が高いばらつき度を計測することにより、被計測者のふらつき度を把握することができる。 Further, in the present invention, the analysis means calculates each step gravity center position calculation means for calculating the gravity center position of each step of the measurement subject on the pressure distribution sensor, and each step gravity center position calculation means calculated by each of the step gravity center positions calculation means. It is preferable to include variation degree calculation means for calculating the variation degree of the gravity center position of each foot of the measurement subject based on the gravity center position of the step. According to this, it is possible to grasp the degree of lightness of the measurement subject by measuring the degree of variation that is highly related to the degree of lightness.
さらに、本発明においては、前記ばらつき度算出手段が、被計測者のm−2歩目(mは正の整数)の重心位置からm歩目の重心位置までの前後方向に関する距離及び左右方向に関する距離の少なくともいずれかを積算することによって前記ばらつき度を算出してもよい。 Further, in the present invention, the degree-of-variation calculating means relates to the distance in the front-rear direction and the left-right direction from the center of gravity of the m-2th step (m is a positive integer) to the center of gravity of the m-th step. The variation degree may be calculated by integrating at least one of the distances.
または、前記ばらつき度算出手段が、被計測者のm−2歩目(mは正の整数)の重心位置からm歩目の重心位置までの距離を積算することによって前記ばらつき度を算出してもよい。これらによると、被計測者のばらつき度を正確に計測することができる。 Alternatively, the degree-of-variation calculating means calculates the degree of variation by integrating the distance from the center of gravity of the m-2th step (m is a positive integer) of the measurement subject to the center of gravity of the m-th step. Also good. According to these, the variation degree of the person to be measured can be accurately measured.
前記解析手段が前記圧力分布センサ上における被計測者の各歩の重心位置を算出する各歩重心位置算出手段、及び、前記各歩重心位置算出手段に算出されたn−1歩目(nは正の整数)の重心位置とn歩目の重心位置との中心点の移動軌跡長を算出する中心点移動軌跡長算出手段を含んでいることが好ましい。これによると、足踏みを行ったときの圧力分布センサ上における被計測者の位置の変化を計測することができる。これにより、被計測者のふらつき度を正確に把握することができる。 Each of the step gravity center position calculation means for calculating the gravity center position of each step of the measurement subject on the pressure distribution sensor by the analysis means, and the n−1th step (n is the nth step calculated by each of the step gravity center position calculation means) It is preferable to include a center point movement locus length calculating means for calculating a movement locus length of the center point between the gravity center position of (positive integer) and the gravity center position of the nth step. According to this, it is possible to measure a change in the position of the person to be measured on the pressure distribution sensor when the step is performed. Thereby, it is possible to accurately grasp the degree of fluctuation of the measurement subject.
前記各歩重心位置算出手段が、被計測者の左足のみが前記圧力分布センサ上に配置されているときの最も左側に位置する被計測者の重心位置、及び、被計測者の右足のみが前記圧力分布センサ上に配置されているときの最も右側に位置する被計測者の重心位置を被計測者の各歩の重心位置として算出することが好ましい。これによると、各歩の重心位置に被計測者のふらつき度を確実に反映させることができる。 Each step center of gravity position calculating means is configured such that only the left foot of the measured person is positioned on the pressure distribution sensor, the center position of the measured person located on the leftmost side, and only the right foot of the measured person is the It is preferable to calculate the position of the center of gravity of the person to be measured located on the rightmost side when placed on the pressure distribution sensor as the position of the center of gravity of each step of the person to be measured. According to this, it is possible to reliably reflect the degree of wobbling of the measurement subject on the position of the center of gravity of each step.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、第1実施形態の歩行訓練支援装置の概略構成を示す外観図である。図2は、図1の歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing a schematic configuration of the walking training support apparatus of the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the walking training support apparatus of FIG.
図1に示す歩行訓練支援装置1は、シート状の圧力分布センサ11と、圧力分布センサ11に接続された圧力検出部12と、パーソナルコンピュータ(パソコン)20と、圧力検出部12とパソコン20とを接続する接続ユニット40とを備えている。接続ユニット40は、インターフェースボックス45及びインターフェースケーブル46を含んでおり、その両端が圧力検出部12及びパソコン20の各入出力インターフェース(図示しない)に接続されている。歩行訓練支援装置1は、被計測者が圧力分布センサ11上で所定の動作を行うことにより、被計測者の荷重状態を解析するものである。
A walking
圧力分布センサ11は、被計測者がその上に立つ場合に、被計測者の両足から加えられる圧力を検知する圧力検知領域となる多数の感圧センサ11aが格子状に配置されたものである。圧力検出部12は、多数の感圧センサ11aのそれぞれに接続されており、各感圧センサ11aの状態を検出する。本実施形態では、圧力分布センサ11の厚さは、約0.1〜0.2mmである。ここで、本実施形態では、各感圧センサ11aの状態は、それらに加えられる圧力に対応した0〜255のデジタル出力値によって表され、その出力値がパソコン20に対して出力される。
The
このように、本実施形態では、被計測者がその上に立つための十分な剛性を有する検出板は必要ではなく、被計測者の両足は圧力分布センサ11上に載せることができる。なお、圧力分布センサ11の大きさは、計測時における圧力分布センサ11上での被計測者の動作内容によって決定される。また、圧力分布センサ11は、シート単体での使用も可能であるが、シートの保護の観点から、ゴムシートを緩衝用に積層してもよい。また、床上へのセッティングを容易にする目的でセンサを保持するアルミなどの金属製や樹脂製の板の上に積層してもよい。
Thus, in the present embodiment, a detection plate having sufficient rigidity for the person to be measured to stand on it is not necessary, and both feet of the person to be measured can be placed on the
パソコン20は、ディスプレイ21と、キーボード25と、マウス26と、制御部30(図2参照)とを有している。ここで、制御部30には、歩行訓練支援装置1に係る各種動作を制御する歩行訓練支援プログラムやデータなどが格納されたハードディスク、歩行訓練支援装置1の各部の動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するCPU、CPUでの演算結果などのデータを一時保管するRAMなどが含まれている。
The
制御部30は、図2に示すように、圧力分布データ記憶部132と、解析部131と、重心位置記憶部138と、基準位置記憶部139と、中心変位長記憶部140と、表示制御部142とを有している。また、制御部30には、ディスプレイ21と、キーボード25と、マウス26とがそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, the
圧力分布データ記憶部132は、圧力検出部12から接続ユニット40を介してパソコン20に送信された圧力分布データを記憶するものである。圧力分布データ記憶部132には、圧力分布センサ11に格子状に配置された多数の感圧センサ11aごとに、計測時間内におけるサンプル時間おきの圧力分布データが記憶されている。つまり、各サンプル時間に対応する1つの検知時刻における多数の感圧センサ11aの圧力分布データが、検知時刻の数だけ記憶されている。従って、この圧力分布データに基づいて、各感圧センサ11aで検知される圧力の時間的な変化を把握することができる。また、圧力分布センサ11で検出される圧力分布の時間的な変化を検知することができる。
The pressure distribution
解析部131は、圧力分布データ記憶部132に記憶されている圧力分布データに基づいて、圧力分布センサ11上で被計測者が足踏みを行ったときの荷重状態を解析するものである。足踏みの動作内容について図3を参照しつつ説明する。図3は足踏みの動作内容を示した図である。なお、図中に示された足形は、圧力分布センサ11上に配置された被計測者の足の配置位置を示している。また、図中の曲線は、被計測者の重心位置の軌跡を示している。
Based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution
図3に示すように、足踏みは、被計測者が、圧力分布センサ11の中央付近において、左足のみが圧力分布センサ11上に配置される動作と、右足のみが圧力分布センサ11上に配置される動作とを交互に行うものである。このとき、被計測者の重心位置が両足の間を往復するような軌跡を描いている。このように、足踏みにおいては、被験者の動作に被計測者の一方の足が圧力分布センサから離隔する状態が含まれている。つまり、被計測者の重心位置と足裏の接触位置とが変化することになる。
As shown in FIG. 3, in the stepping, the person to be measured is an operation in which only the left foot is disposed on the
図2に戻って、解析部131は、重心算出部133と、比較部134と、変換部135と、基準位置算出部136と、中心変位長算出部137と、パラメータ算出部141とを有している。
Returning to FIG. 2, the
重心算出部133は、圧力分布データ記憶部132に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ11上の被計測者の重心位置を算出すると共に算出した重心位置を重心位置記憶部138に記憶するものである。
The center-of-
重心算出部133における重心位置の算出方法について、図4を参照して説明する。図4は、所定時間において多数の感圧センサ11aで検知される圧力分布データを示している。本実施形態の圧力分布センサ11では、多数の感圧センサ11aが、X軸方向(左右方向)にm+1列に配置されていると共に、Y軸方向(上下方向)にn+1列に配置されている。従って、多数の感圧センサ11aは、(m+1)×(n+1)の格子状に配置されている。
A calculation method of the center of gravity position in the center of
また、図4では、各感圧センサ11aで検知された圧力データが記号で示されている。例えば、X軸方向にはu列目であって且つY軸方向にはv列目に対応する感圧センサ11aによって検知される圧力データは、a(u、v)(但し、uは0以上m以下の整数、vは0以上n以下の整数)と表されている。
Moreover, in FIG. 4, the pressure data detected by each
この場合のX軸方向の重心位置Cfxは、次式で算出される。 In this case, the center-of-gravity position Cfx in the X-axis direction is calculated by the following equation.
また、Y軸方向の重心位置Cfyは、次式で算出される。 Further, the center-of-gravity position Cfy in the Y-axis direction is calculated by the following equation.
図2に戻って、重心算出部133は、片足重心算出部133aを含んでいる。片足重心算出部133aは、圧力分布データ記憶部132に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ11上の被計測者の各足の重心位置を算出すると共に算出した重心位置を重心位置記憶部138に記憶するものである。
Returning to FIG. 2, the center-of-
比較部134は、各感圧センサ11aで検知された出力値と、閾値1とを比較するものである。上述したように、各感圧センサ11aで検知された出力値は、0〜255のデジタル出力値によって表される。各感圧センサ11aから出力がある場合には、その出力値は閾値1以上になる。
The
変換部135は、比較部134において、各感圧センサ11aで検知された出力値が閾値1以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を1(第1所定値)に変換し、比較部134において、各感圧センサ11aで検知された出力値が閾値1よりも小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を0(第2所定値)に変換するものである。従って、変換部135では、各感圧センサ11aにおける出力値が閾値1以上になる場合には、その出力値は1に変換され、各感圧センサ11aにおける出力がない(0である)場合には、その出力値は0のままである。このように、本実施形態では、各感圧センサ11aの出力値は、0または1のいずれかに2値化変換される。
The
被計測者が圧力分布センサ11上に両足を配置したときの出力値が2値化変換されたものの一例を図5に示す。なお、図5においては、出力値が0に変換された領域を白で、出力値が1に変換された領域を黒で示している。また、被計測者のふらつき度を計測するための基準位置をAで、重心位置をBで示している。さらに、後述する中心変位長をCで示している。図5に示すように、各感圧センサ11aの出力値が2値化変換されることにより、被計測者の両足と圧力分布センサ11との接触領域を正確に表すことができる。そして、接触領域の中心位置と重心位置Bとが一致しているときは安定度が一番高い、言い換えるとふらつき度が一番小さいといえる。つまり、接触領域の中心位置をふらつき度を計測するための基準位置Aとし、基準位置Aと重心位置Bとの距離である中心変位長Cを、ふらつき度を表す指標とする。
FIG. 5 shows an example in which the output value when the measured person places both feet on the
図2に戻って、基準位置算出部136は、検知時刻ごとに被計測者の基準位置を算出すると共に算出した基準位置を基準位置記憶部139に記憶するものである。上述したように、被計測者と圧力分布センサ11との接触領域の中心位置を算出し、これを基準位置とする。そして、X軸方向の基準位置Cpxは、次式で算出される。
Returning to FIG. 2, the reference
また、Y軸方向の基準位置Cpyは、次式で算出される。 Further, the reference position Cpy in the Y-axis direction is calculated by the following equation.
ここで、式3及び式4においては、圧力データa(u、v)としては、変換部135によって変換された後の出力値が用いられる。つまり、各感圧センサ11aで検知された出力値が閾値1以上である場合には、それらの出力値は全て1として、一方、その出力値が閾値1より小さい場合には、それらの出力値は全て0として、式3及び式4によって基準位置が算出される。算出された基準位置は順次基準位置記憶部139に記憶される。つまり、検知時刻ごとに、被計測者の重心位置が重心位置記憶部138に記憶されると共に基準位置が基準位置記憶部139に記憶される。
Here, in
中心変位長算出部137は、各検知時刻に対応して、重心算出部133が算出した重心位置(Cfx、Cfy)と、基準位置算出部136が算出した基準位置(Cpx、Cpy)との距離である中心変位長を算出すると共に算出した中心変位長を検知時刻ごとに中心変位長記憶部140に記憶するものである。つまり、中心変位長は、1つの計測時間内における各検知時刻に対応する数だけ算出される。上述したように、中心変位長は被計測者のふらつき度の指標となるものである(図5のC参照)。
The center displacement
パラメータ算出部141は、計測結果となる各種パラメータ(本実施形態では、「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「片足重心軌跡長」及び「比歩隔外周面積」)を算出するものであり、総中心変位長算出部141aと、単位総中心変位長算出部141bと、片足重心軌跡長算出部141cと、比歩隔外周面積算出部141dとを含んでいる。
The
総中心変位長算出部141aは、「総中心変位長」、「総X中心変位長」及び「総Y中心変位長」を算出するものである。「総中心変位長」は、1つの計測時間内における各検知時刻に対応するように算出された中心変位長を積算したものである。「総X中心変位長」は、「総中心変位長」におけるX方向成分の長さである。「総Y中心変位長」は、「総中心変位長」におけるY方向成分の長さである。
The total center displacement
単位総中心変位長算出部141bは、「単位総中心変位長」、「単位総X中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」を算出するものである。「単位総中心変位長」は、「総中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものである。なお、単位時間は任意の時間であってよい。同様に「単位総X中心変位長」は、「総X中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものであり、「単位総Y中心変位長」は、「総Y中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものである。「単位総中心変位長」、「単位総X中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」同士を比較することにより、被計測者によって総中心変位長が大きく異なる場合であっても、相対的な歩行状態を把握することができる。
The unit total center displacement
片足重心軌跡長算出部141cは、重心位置記憶部138に記憶された被計測者の各足の重心位置に基づいて「片足重心軌跡長」を算出するものである。「片足重心軌跡長」について図6を参照しつつ説明する。図6は、圧力分布センサ11上の被計測者の一方の足の重心位置の軌跡を示した図である。図6に示すように、「片足重心軌跡長」は、計測時間内における、前記圧力分布センサ11上の被計測者の一方の足との接触領域内における、各足の重心位置の軌跡の長さである。
The one leg center of gravity trajectory
比歩隔外周面積算出部141dは、重心位置記憶部138に記憶された被計測者の各足の重心位置に基づいて「比歩隔外周面積」を算出するものである。「比歩隔外周面積」について図7を参照しつつ説明する。図7は、圧力分布センサ11上の被計測者の重心位置の軌跡を示した図である。図7に示すように、「比歩隔外周面積」は、圧力分布センサ11上において、重心算出部133が算出した被計測者の重心位置の軌跡が描かれた領域(図中破線で囲われた領域)の面積Sを被計測者が足踏みするときの左右の足の距離Lで除したものである。左右の足の距離Lは、被計測者の重心位置の軌跡から算出したものを用いてもよいし、予め入力されたものを用いてもよい。
The specific step outer peripheral
図2に戻って、前述したように、重心位置記憶部138は、重心算出部133に算出された重心位置、及び、片足重心算出部133aに算出された各足の重心位置を検知時刻ごとに記憶するものである。また、基準位置記憶部139は、基準位置算出部136で算出された基準位置を検知時刻ごとに記憶するものである。さらに、中心変位長記憶部140は、中心変位長算出部137で算出された中心変位長を検知時刻ごとに記憶するものである。
Returning to FIG. 2, as described above, the center-of-gravity
表示制御部142は、被計測者に足踏みの動作内容、及び、計測結果をディスプレイ21に表示させるものである。言い換えれば、表示制御部142は、被計測者に足踏み動作を指示するものである。
The
つまり、歩行訓練支援装置1の動作においては、まず、表示制御部142が被計測者に対して圧力分布センサ11上で足踏みを行う旨をディスプレイ2に表示させる。被計測者は、ディスプレイ2に表示されている指示に従って足踏みを行う。被計測者の足踏みが完了すると、解析部131が被計測者の荷重状態を解析して、各パラメータを算出する。解析部131による各パラメータの算出が完了すると、表示制御部142は、算出された各パラメータをディスプレイ2に表示させる。
That is, in the operation of the walking
表示制御部142がディスプレイ2に表示させる解析結果について図8を参照しつつ説明する。図8は、足踏み動作の解析結果の表示内容を示す図である。図8に示すように、表示制御部142は、圧力分布ウィンドウ51及び結果表示ウィンドウ52をディスプレイ21に表示させる。
An analysis result displayed on the
圧力分布ウィンドウ51には、被計測者の両足から圧力分布センサ11上に加えられる圧力分布61が、圧力分布データ記憶部132に記憶されている圧力分布データに基づいて表示されている。ここで、圧力分布61は、等圧線状に表示されており、圧力値の大きさが変化するのに伴って、段階的に変化する色のスケールにしたがって表示されている。また、圧力分布ウィンドウ51には、重心位置記憶部138に記憶されている重心位置データに基づいて、被計測者の重心が移動するときの軌跡62が描かれている。従って、オペレータは、圧力分布ウィンドウ51を見ることによって、被計測者の両足の圧力分布61及び重心位置の軌跡62を把握することができる。
In the
また、結果表示ウィンドウ52には、パラメータ算出部141で算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「片足重心軌跡長」及び「比歩隔外周面積」の数値がそれぞれ表示される。これら各パラメータを参照することにより、被計測者が足踏みを行ったときの荷重状態を客観的に把握することができる。
In the
以上説明したように、本実施形態の歩行訓練支援装置1によると、被計測者が圧力分布センサ11上を移動しない足踏みを行うため、圧力分布センサ11を小さくすることができる。これにより、圧力分布センサ11によって被計測者が足踏みを行ったときの荷重状態の高度な解析を行いつつ、圧力分布センサ11を小型化することによって歩行訓練支援装置1の小型化及び低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the walking
また、総中心変位長算出部141aが、各検知時刻における圧力分布データに基づいて、被計測者の重心位置、及び、被計測者と圧力分布センサ11との接触領域の中心位置である基準位置を算出し、算出した重心位置と基準位置とに基づいて、各検知時刻の中心変位長と、これが積算された総中心変位長とを算出する。このように、基準座標を計測時間内における検知時刻ごとに算出するため、足踏み時において被計測者の一方の足が圧力分布センサ11から離隔することにより、重心位置と足裏の接触位置とが変化する場合でも、ふらつき度との相関関係が高い中心変位長を算出することができる。このため、中心変位長に基づいてパラメータ算出部141により算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」から被計測者のふらつき度を正確に計測することができる。
Further, the total center displacement
さらに、単位総中心変位長算出部141bが「単位総中心変位長」、「単位総X中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」を算出することにより、被計測者によって計測時間が大きく異なる場合であっても、相対的な歩行状態を把握することができる。
Furthermore, the unit total center displacement
加えて、片足重心軌跡長算出部141cが、「片足重心軌跡長」を算出することにより、足踏み時における各足の安定度を計測することができる。
In addition, the one foot center of gravity locus
加えて、比歩隔外周面積算出部141dが「比歩隔外周面積」を算出することにより足踏み時における被計測者の重心動揺を計測することができる。
In addition, the specific step outer peripheral
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について、図9を参照しつつ説明する。図9は、第2実施形態の歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。なお、第1実施形態と実質的に同じ機能を有するものは同一の符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the walking training support apparatus according to the second embodiment. In addition, what has the substantially same function as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
図2に示すように、歩行訓練支援装置201は、シート状の圧力分布センサ11と、圧力分布センサ11に接続された圧力検出部12と、パーソナルコンピュータ220と、圧力検出部12とパソコン220とを接続する接続ユニット40とを備えている(図1参照)。パソコン220は、ディスプレイ21と、キーボード25と、マウス26と、制御部230とを有している。
As shown in FIG. 2, the walking
制御部230は、圧力分布データ記憶部132と、解析部231と、重心位置記憶部138と、基準位置記憶部139と、中心変位長記憶部140と、表示制御部242とを有している。解析部231は、圧力分布データ記憶部132に記憶されている圧力分布データに基づいて、圧力分布センサ11上で被計測者が跳躍を行ったときの荷重状態を解析するものである。
The
解析部231は、重心算出部133と、比較部134と、変換部135と、基準位置算出部136と、中心変位長算出部137と、パラメータ算出部241とを有している。
The
パラメータ算出部241は、計測結果となる各種パラメータ(本実施形態では、「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「跳躍時間」及び「跳躍重心軌跡長」)を算出するものであり、総中心変位長算出部141aと、単位総中心変位長算出部141bと、跳躍時間算出部241cと、跳躍重心軌跡長算出部241dとを含んでいる。総中心変位長算出部141a及び単位総中心変位長算出部141bの機能は、第1実施形態と実質的に同様であるためその説明を省略する。
The
跳躍時間算出部241cは、圧力分布データ記憶部132に記憶された圧力分布データに基づいて、「跳躍時間」を算出するものである。「跳躍時間」とは、圧力分布センサ11上において、被計測者の荷重が消失したときから、再び被計測者の荷重が表れるまでの時間である。なお、「跳躍時間」は、計測時間内において被計測者が跳躍する毎に算出される。
The jump
跳躍重心軌跡長算出部241dは、重心位置記憶部138に記憶された被計測者の重心位置に基づいて「跳躍重心軌跡長」を算出するものである。「跳躍重心軌跡長」とは、計測時間内における、圧力分布センサ11上の被計測者の重心位置の軌跡の長さである。
The jumping centroid locus
表示制御部242は、被計測者に跳躍の動作内容、及び、計測結果をディスプレイ21に表示させるものである。言い換えれば、表示制御部242は、被計測者に跳躍動作を指示するものである。
The
歩行訓練支援装置201の動作においては、まず、表示制御部242が被計測者に対して圧力分布センサ11上で跳躍を行う旨をディスプレイ2に表示させる。被計測者は、ディスプレイ2に表示されている指示に従って跳躍を行う。被計測者の跳躍が完了すると、解析部231が被計測者の荷重状態を解析して、各パラメータを算出する。解析部231による各パラメータの算出が完了すると、表示制御部242は、算出された各パラメータをディスプレイ2に表示させる。
In the operation of the walking
表示制御部242がディスプレイ2に表示させる解析結果について図10を参照しつつ説明する。図10は、跳躍動作の解析結果の表示内容を示す図である。図10に示すように、表示制御部142は、圧力分布ウィンドウ251及び結果表示ウィンドウ252をディスプレイ21に表示させる。
An analysis result displayed on the
圧力分布ウィンドウ251には、被計測者の両足から圧力分布センサ11上に加えられる圧力分布261が、圧力分布データ記憶部132に記憶されている圧力分布データに基づいて表示されている。ここで、圧力分布261は、等圧線状に表示されており、圧力値の大きさが変化するのに伴って、段階的に変化する色のスケールにしたがって表示されている。また、圧力分布ウィンドウ251には、重心位置記憶部138に記憶されている重心位置データに基づいて、被計測者の重心が移動するときの軌跡262が描かれている。従って、オペレータは、圧力分布ウィンドウ251を見ることによって、被計測者の両足の圧力分布261及び重心位置の軌跡262を把握することができる。
In the
また、結果表示ウィンドウ252には、パラメータ算出部241で算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「跳躍時間」及び「跳躍重心軌跡長」の数値がそれぞれ表示される。なお、図10においては、計測時間内に被計測者が4回跳躍したときの結果を示しており、4回分の「跳躍時間」が「跳躍時間1」〜「跳躍時間4」として表示されている。これら各パラメータを参照することにより、被計測者が跳躍を行ったときの荷重状態を客観的に把握することができる。
In the
以上説明したように、本実施形態の歩行訓練支援装置201によると、被計測者は圧力分布センサ11上で跳躍を行えばよいため、圧力分布センサ11を小さくすることができる。これにより、圧力分布センサ11によって被計測者が跳躍を行ったときの荷重状態の高度な解析を行いつつ、圧力分布センサ11を小型化することによって歩行訓練支援装置1の小型化及び低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the walking
また、総中心変位長算出部141aが、各検知時刻における圧力分布データに基づいて、被計測者の重心位置、及び、被計測者と圧力分布センサ11との接触領域の中心位置である基準位置を算出し、算出した重心位置と基準位置とに基づいて、各検知時刻の中心変位長と、これが積算された総中心変位長とを算出する。このように、基準座標を計測時間内における検知時刻ごとに算出するため、跳躍時において、ふらつき度との相関関係が高い中心変位長を算出することができる。このため、中心変位長に基づいてパラメータ算出部141により算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」から被計測者のふらつき度を正確に計測することができる。
Further, the total center displacement
さらに、単位総中心変位長算出部141bが「単位総中心変位長」、「単位総X中心変位長」及び「単位総Y中心変位長」を算出することにより、被計測者によって計測時間や跳躍回数が大きく異なる場合であっても、相対的な歩行状態を把握することができる。
Further, the unit total center displacement
加えて、跳躍時間算出部241cが、「跳躍時間」を算出することにより、跳躍時における被計測者の脚力及びその安定度を計測することができる。
In addition, the jump
加えて、跳躍重心軌跡長算出部141dが「跳躍重心軌跡長」を算出することにより、跳躍時における被計測者の正確な重心動揺を計測することができる。
In addition, the jumping center-of-gravity locus
<第3実施形態>
次に本発明の第3実施形態について、図11を参照しつつ説明する。図11は、第3実施形態の歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。なお、第1及び第2実施形態と実質的に同じ機能を有するものは同一の符号を付してその説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the walking training support apparatus according to the third embodiment. In addition, what has the substantially same function as 1st and 2nd embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
図11に示すように歩行訓練支援装置301は、シート状の圧力分布センサ11と、圧力分布センサ11に接続された圧力検出部12と、制御部330を有するパーソナルコンピュータ(パソコン)320と、圧力検出部12とパソコン320とを接続する接続ユニット40とを備えている。
As shown in FIG. 11, the walking
制御部330は、圧力分布データ記憶部132と、重心位置記憶部138と、解析部331と、表示制御部342とを有している。そして、解析部331は、重心算出部333と、パラメータ算出部341とを有している。
The
重心算出部333は、圧力分布データ記憶部132に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ11上の被計測者の重心位置を算出すると共に算出した重心位置を重心位置記憶部138に記憶するものである。また、重心算出部333は、各歩重心位置算出部333aを含んでいる。
Based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution
各歩重心位置算出部333aは、重心位置記憶部138に記憶された被計測者の各足の重心位置に基づいて「各歩重心位置」を算出するものである。「各歩重心位置」とは、被計測者が足踏みしたときの圧力分布センサ11上における各歩の重心位置である。各歩重心位置算出部333aは、各歩において、被計測者の左足のみが圧力分布センサ11上に配置されているときの最も左側に位置する被計測者の重心位置、及び、被計測者の右足のみが圧力分布センサ11上に配置されているときの最も右側に位置する被計測者の重心位置を被計測者の「各歩重心位置」として算出する。
Each step center-of-gravity
パラメータ算出部341は、計測結果となる各種パラメータ(本実施形態では、「ばらつき度」及び「中心点移動軌跡長」)を算出するものであり、ばらつき度算出部341aと、中心点移動軌跡長算出部341bとを含んでいる。
The
ばらつき度算出部341aは、各歩重心位置算出部333aが算出した「各歩重心位置」に基づいて「ばらつき度」を算出するものである。ばらつき度算出部341aについて図12を参照しつつ説明する。図12は、被計測者が足踏みを行ったときの被計測者のm−2歩目(mは正の自然数)の「各歩重心位置」とm歩目の「各歩重心位置」とを示している。なお、m−2歩目及びm歩目は共に左足での踏み込みであり、図12に示す足形はm歩目の足の配置位置を示している。また、図12中x方向は被計測者の左右方向であり、y方向は被計測者の前後方向である。図12に示すように、m−2歩目とm歩目とでは、「各歩重心位置」がx方向に関して距離Lx及びy方向に関して距離Lyずれている。ばらつき度算出部341aは、m−2歩目の「各歩重心位置」及びm歩目の「各歩重心位置」に関するずれ量である距離Lx及び距離Lyを、被計測者が足踏みする毎に積算することによって、左足に関する距離Lxの積算値及び距離Lyの積算値と、右足に関する距離Lxの積算値及び距離Lyの積算値との計4つの積算値を算出する。そして、これらの積算値を合計することで最終的な「ばらつき度」を算出する。
The variation
なお、「ばらつき度」の算出方法はこれに限られるものではない。例えば、図13に示すように、ばらつき度算出部が圧力分布センサ11上において被計測者のm−2歩目の「各歩重心位置」からm歩目の「各歩重心位置」までの距離Lを積算することによって「ばらつき度」を算出してもよい。
The method for calculating the “variation degree” is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, the distance from the “each step gravity center position” of the m-2 step of the measurement subject to the “each step gravity center position” of the m step on the
図11に戻って、中心点移動軌跡長算出部341bは、各歩重心位置算出部333aが算出した「各歩重心位置」に基づいて「中心点移動軌跡長」を算出するものである。中心点移動軌跡長算出部341bについて、図14を参照しつつ説明する。図14は、被計測者が足踏みを行ったときの被計測者のn−1歩目(nは正の自然数)及びn歩目の「各歩重心位置」を示した図である。図14に示すように、「中心点移動軌跡長」は、n−1歩目の「各歩重心位置」とn歩目の「各歩重心位置」との中心点(c0、c1、c2、…)の移動軌跡長である。中心点移動軌跡長算出部341bは、被計測者が左右の足を一歩づつ踏み込む度に各歩重心位置算出部333aが算出した「各歩重心位置」に基づいて中心点(c0、c1、c2、…)を順に算出し、今回算出した中心点(c0、c1、c2、…)から前回算出した中心点(c0、c1、c2、…)までの距離を積算することによって「中心点移動軌跡長」を算出する。
Returning to FIG. 11, the center point movement trajectory
図11に戻って、表示制御部342は、被計測者に足踏みの動作内容、及び、計測結果をディスプレイ21に表示させるものである。言い換えれば、表示制御部342は、被計測者に足踏み動作を指示するものである。
Returning to FIG. 11, the
歩行訓練支援装置301の動作においては、まず、表示制御部342が被計測者に対して圧力分布センサ11上で足踏みを行う旨をディスプレイ2に表示させる。被計測者は、ディスプレイ2に表示されている指示に従って足踏みを行う。被計測者の足踏みが完了すると、解析部331が被計測者の荷重状態を解析して、各パラメータを算出する。解析部331による各パラメータの算出が完了すると、表示部342は、算出された各パラメータをディスプレイ21に表示させる。
In the operation of the walking
表示部342がディスプレイ2に表示させる解析結果について図15を参照しつつ説明する。図15は、足踏み動作の解析結果の表示内容を示す図である。図12に示すように、表示制御部342は、圧力分布ウィンドウ51及び結果表示ウィンドウ352をディスプレイ21に表示させる。
An analysis result displayed on the
結果表示ウィンドウ352には、パラメータ算出部341で算出された「ばらつき度」及び「中心点移動軌跡長」の数値がそれぞれ表示される。
In the
以上説明したように、本実施形態の歩行訓練支援装置301によると、被計測者が圧力分布センサ11上を移動しない足踏みを行うため、圧力分布センサ11を小さくすることができる。これにより、圧力分布センサ11によって被計測者が足踏みを行ったときの荷重状態の高度な解析を行いつつ、圧力分布センサ11を小型化することによって歩行訓練支援装置301の小型化及び低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the walking
また、各歩重心位置算出部333aが、被計測者の左足のみが前記圧力分布センサ上に配置されているときの最も左側に位置する被計測者の重心位置、及び、被計測者の右足のみが圧力分布センサ11上に配置されているときの最も右側に位置する被計測者の重心位置を「各歩重心位置」として算出しているため、各歩の重心位置に被計測者のふらつき度を確実に反映させることができる。
In addition, each step center of gravity
さらに、位置ばらつき算出部341aが、ふらつき度との関連性が高い各歩の「ばらつき度」を計測することにより、被計測者のふらつき度を把握することができる。
Further, the position
加えて、中心点移動軌跡長算出部341bが、「中心点移動軌跡長」を算出することにより、足踏みを行ったときの圧力分布センサ11上における被計測者の位置の変化を計測することができる。これにより、被計測者のばらつき度を正確に把握することができる。
In addition, the center point movement trajectory
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、第1及び第2実施形態では、変換部135において、各感圧センサ11aで検知された出力値が、閾値1以上である場合には、1に変換され、閾値1より小さい場合には、0に変換されているが、閾値は1に限られない。従って、出力値がデジタル出力値である場合には、閾値は2以上の整数であってもよい。また、出力値がアナログ出力値である場合には、閾値は0より大きく1より小さい数であってもよいし、1より大きい正の数であってもよい。また、出力値が閾値以上である場合に変換される第1所定値は、1に限られないで、その他の正の数であってもよい。同様に、出力値が閾値より小さい場合に変換される第2所定値は、0に限られないで、その他の数であってもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. For example, in the first and second embodiments, in the
また、第1実施形態では、パラメータ算出部141が「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「片足重心軌跡長」及び「比歩隔外周面積」を算出する構成であるが、これらの少なくとも1つを算出する構成であってもよいし、他のパラメータを算出する構成であってもよい。
In the first embodiment, the
さらに、第2実施形態では、パラメータ算出部241が「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総X中心変位長」、「単位総X中心変位長」、「総Y中心変位長」、「単位総Y中心変位長」、「跳躍時間」及び「跳躍重心軌跡長」を算出する構成であるが、これらの少なくとも1つを算出する構成であってもよいし、他のパラメータを算出する構成であってもよい。
Furthermore, in the second embodiment, the
加えて、第2実施形態では、単位総中心変位長算出部141bが、「総中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものを算出する構成であるが、単位総中心変位長算出部141bが、「総中心変位長」を被計測者の跳躍回数で除したものを算出する構成であってもよい。
In addition, in the second embodiment, the unit total center displacement
また、第3実施形態では、パラメータ算出部341が、本実施形態では、「ばらつき度」及び「中心点移動軌跡長」を算出する構成であるが、これらの少なくとも1つを算出する構成であってもよいし、他のパラメータを算出する構成であってもよい。
In the third embodiment, the
上述の各実施形態においては、表示制御部142、242、342が、ディスプレイ21に動作内容を表示することによって被計測者に対して計測時の動作内容を指示する指示手段として機能する構成であるが、指示手段はこのような構成に限定されるものではない。例えば、音によって動作内容を指示する構成であってもよいし、オペレータが直接被計測者に動作内容を指示する構成であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the
1 歩行訓練支援装置
11 圧力分布センサ
11a 感圧センサ(圧力検知領域)
20 パーソナルコンピュータ
21 ディスプレイ
30 制御部
131 解析部(解析手段)
132 圧力分布データ記憶部
133 重心算出部(重心位置算出手段)
133a 片足重心算出部
134 比較部(比較手段)
135 変換部(第1の変換手段、第2の変換手段)
136 基準位置算出部(基準位置算出手段)
137 中心変位長算出部(中心変位長算出手段)
138 重心位置記憶部
139 基準位置記憶部
140 中心変位長記憶部(中心変位長算出手段)
141 パラメータ算出部
141a 総中心変位長算出部
141b 単位総中心変位長算出部
141c 片足重心軌跡長算出部(片足重心軌跡長算出手段)
141d 比歩隔外周面積算出部(比歩隔外周面積算出手段)
142 表示制御部(指示手段)
241c 跳躍時間算出部(跳躍時間算出手段)
241d 跳躍重心軌跡長算出部(跳躍重心軌跡長算出手段)
333a 各歩重心位置算出部(各歩重心位置算出手段)
341a ばらつき度算出部(ばらつき度算出手段)
341b 中心点軌跡長算出部(中心点軌跡長算出手段)
DESCRIPTION OF
20
132 Pressure distribution
133a One foot center of
135 Conversion unit (first conversion unit, second conversion unit)
136 Reference position calculation unit (reference position calculation means)
137 Center displacement length calculation unit (center displacement length calculation means)
138 Center of gravity
141
141d Specific step outer peripheral area calculation unit (specific step outer peripheral area calculation means)
142 Display Control Unit (Instruction Unit)
241c Jump time calculation unit (jump time calculation means)
241d Jumping center of gravity locus length calculation unit (jumping center of gravity locus length calculation means)
333a Each step gravity center position calculation unit (each step gravity center position calculation means)
341a Variation degree calculation unit (variation degree calculation means)
341b Center point locus length calculation unit (center point locus length calculation means)
Claims (12)
前記圧力分布センサ上で足踏みするように被計測者に指示する指示手段と、
前記指示手段に基づいて被計測者が前記圧力分布センサ上で足踏みしたときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重状態を解析する解析手段とを備えていることを特徴とする歩行訓練支援装置。 A pressure distribution sensor having a plurality of pressure detection regions for detecting the pressure applied from the person to be measured;
Instruction means for instructing the person to measure to step on the pressure distribution sensor;
Output corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection areas included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor when the person to be measured steps on the pressure distribution sensor based on the instruction means An gait training support apparatus comprising: an analysis unit that analyzes a load state of the measurement subject on the pressure distribution sensor based on the value.
前記圧力分布センサ上における被計測者の一方の足の重心位置を算出する片足重心位置算出手段と、
前記圧力分布センサ上の被計測者の一方の足との接触領域内における、前記片足重心位置算出手段により算出された当該一方の足の重心位置の軌跡長である片足重心軌跡長を算出する片足重心軌跡長算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。 The analysis means is
One foot center of gravity position calculating means for calculating the center of gravity position of one foot of the measurement subject on the pressure distribution sensor;
One foot for calculating a one foot center of gravity locus length which is a locus length of the center of gravity position of the one foot calculated by the one foot center of gravity position calculating means in a contact area with one foot of the measurement subject on the pressure distribution sensor. The walking training support apparatus according to claim 1, further comprising a center-of-gravity locus length calculation unit.
前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、
前記圧力分布センサ上において、前記重心位置算出手段が算出した前記重心位置の軌跡が描かれた領域の面積を被計測者が足踏みするときの左右の足の距離で除した比歩隔外周面積を算出する比歩隔外周面積算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。 The analysis means is
Centroid position calculating means for calculating the position of the centroid of the person to be measured on the pressure distribution sensor;
On the pressure distribution sensor, a specific step outer peripheral area obtained by dividing the area of the region where the locus of the center of gravity calculated by the center of gravity calculating unit is drawn by the distance between the left and right feet when the measurement subject steps. The walking training support apparatus according to claim 1, further comprising a specific step outer peripheral area calculating means for calculating.
前記圧力分布センサ上で跳躍するように被計測者に指示する指示手段と、
前記指示手段に基づいて被計測者が前記圧力分布センサ上で跳躍したときに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の荷重状態を解析する解析手段とを備えていることを特徴とする歩行訓練支援装置。 A pressure distribution sensor having a plurality of pressure detection regions for detecting the pressure applied from the person to be measured;
Instruction means for instructing the measurement subject to jump on the pressure distribution sensor;
Output corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection regions included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor when the person to be measured jumps on the pressure distribution sensor based on the instruction means An gait training support apparatus comprising: an analysis unit that analyzes a load state of the measurement subject on the pressure distribution sensor based on the value.
前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、
前記重心位置算出手段が算出した重心位置の軌跡長である跳躍重心軌跡長を算出する跳躍重心軌跡長算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項4に記載の歩行訓練支援装置。 The analysis means is
Centroid position calculating means for calculating the position of the centroid of the person to be measured on the pressure distribution sensor;
The walking training support apparatus according to claim 4, further comprising: a jumping center of gravity locus length calculating unit that calculates a jumping center of gravity locus length that is a locus length of the center of gravity position calculated by the center of gravity position calculating unit.
前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、
前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を第1所定値に変換する第1の変換手段と、
前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値より小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を前記第1所定値とは異なる第2所定値に変換する第2の変換手段と、
被計測者から前記第1の変換手段によって前記第1所定値に変換された出力値及び前記第2の変換手段によって前記第2所定値に変換された出力値に対応した圧力が前記複数の圧力検知領域に対してそれぞれ加えられた場合の被計測者の重心位置に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の基準となる基準位置を算出する基準位置算出手段と、
前記重心位置算出手段が算出した重心位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との相対距離である中心変位長をサンプリング時間ごとに算出する中心変位長算出手段と、
計測時間内において、前記中心変位長離算出手段が算出した前記中心変位長を積算した総中心変位長を算出する総中心変位長算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項1又は4に記載の歩行訓練支援装置。 The analysis means is
Centroid position calculating means for calculating the position of the centroid of the person to be measured on the pressure distribution sensor;
Comparison means for comparing an output value corresponding to a pressure detected in each of the plurality of pressure detection regions included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor with a threshold value;
When the comparison result that the output value corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection regions included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor is equal to or greater than a threshold value is obtained by the comparison unit. First output means for converting the output value of the first output value to a first predetermined value;
When the comparison result that the output value corresponding to the pressure detected in each of the plurality of pressure detection regions included in the pressure distribution data from the pressure distribution sensor is smaller than the threshold is obtained by the comparison unit, Second conversion means for converting an output value into a second predetermined value different from the first predetermined value;
The pressure corresponding to the output value converted from the measured person to the first predetermined value by the first conversion means and the output value converted to the second predetermined value by the second conversion means is the plurality of pressures. A reference position calculating means for calculating a reference position serving as a reference for the position of the center of gravity of the measured person on the pressure distribution sensor based on the position of the center of gravity of the measured person when added to the detection region;
A center displacement length calculating means for calculating a center displacement length that is a relative distance between the center of gravity position calculated by the center of gravity position calculating means and the reference position calculated by the reference position calculating means;
5. A total center displacement length calculating means for calculating a total center displacement length obtained by integrating the center displacement lengths calculated by the center displacement length separation calculating means within a measurement time. The walking training support device according to claim 1.
前記圧力分布センサ上における被計測者の各歩の重心位置を算出する各歩重心位置算出手段と、
前記各歩重心位置算出手段に算出された各歩の重心位置に基づいて、被計測者の各足における重心位置のばらつき度を算出するばらつき度算出手段とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。 Each step gravity center position calculating means for calculating the gravity center position of each step of the measurement subject on the pressure distribution sensor;
And a variation degree calculating means for calculating a variation degree of the center of gravity position of each foot of the measurement subject based on the center of gravity position of each step calculated by each of the step gravity center positions calculating means. Item 2. The walking training support device according to Item 1.
前記圧力分布センサ上における被計測者の各歩の重心位置を算出する各歩重心位置算出手段、及び、
前記各歩重心位置算出手段に算出されたn−1歩目(nは正の整数)の重心位置とn歩目の重心位置との中心点の移動軌跡長を算出する中心点移動軌跡長算出手段を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練支援装置。 Each step centroid position calculating means for calculating the centroid position of each step of the measurement subject on the pressure distribution sensor, and
Center point movement locus length calculation for calculating the movement locus length of the center point between the gravity center position of the (n-1) th step (n is a positive integer) and the gravity center position of the nth step calculated by each step gravity center position calculation means. The walking training support apparatus according to claim 1, further comprising means.
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