JP2006312029A - Support device for gait training - Google Patents

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JP2006312029A JP2006095216A JP2006095216A JP2006312029A JP 2006312029 A JP2006312029 A JP 2006312029A JP 2006095216 A JP2006095216 A JP 2006095216A JP 2006095216 A JP2006095216 A JP 2006095216A JP 2006312029 A JP2006312029 A JP 2006312029A
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pressure distribution
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Masahiro Hatsuda
雅弘 初田
Takashi Yamamoto
尚 山本
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Nitta Corp
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Nitta Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and lower the cost of a support device for gait training, while analyzing the load state at high level. <P>SOLUTION: In this device, a display control part 142 instructs a person to be measured to step on a pressure distribution sensor 11. An analyzing part 131 analyzes the load state of the person to be measured when he steps on based upon the pressure distribution data from the pressure distribution sensor 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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).

特開2000−308698号公報(図1、図2)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-308698 (FIGS. 1 and 2) 特開平07−275307号公報(図4)Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-275307 (FIG. 4)

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 Patent Document 1, since the subject needs to increase the area of the pressure distribution sensor in order to perform normal walking, the apparatus becomes large. In addition, since the pressure distribution sensor is expensive, the manufacturing cost of the device increases. On the other hand, according to the technique of Patent Document 2, the device is downsized and the manufacturing cost is low because an inexpensive load cell is used, but the load cell can obtain the position of the subject's center of gravity, Since the foot pressure distribution cannot be obtained, it is not possible to perform advanced analysis on the walking state.

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.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

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 training support apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a sheet-like pressure distribution sensor 11, a pressure detection unit 12 connected to the pressure distribution sensor 11, a personal computer (personal computer) 20, a pressure detection unit 12, and a personal computer 20. And a connection unit 40 for connecting the two. The connection unit 40 includes an interface box 45 and an interface cable 46, and both ends thereof are connected to the pressure detection unit 12 and input / output interfaces (not shown) of the personal computer 20. The walking training support device 1 analyzes the load state of the measurement subject when the measurement subject performs a predetermined operation on the pressure distribution sensor 11.

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 pressure distribution sensor 11 includes a large number of pressure-sensitive sensors 11a that are pressure detection areas for detecting pressure applied from both feet of the measurement subject when the measurement subject stands on the grid. . The pressure detection unit 12 is connected to each of a number of pressure sensitive sensors 11a and detects the state of each pressure sensitive sensor 11a. In the present embodiment, the thickness of the pressure distribution sensor 11 is about 0.1 to 0.2 mm. Here, in this embodiment, the state of each pressure-sensitive sensor 11 a is represented by a digital output value of 0 to 255 corresponding to the pressure applied thereto, and the output value is output to the personal computer 20.

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 pressure distribution sensor 11. In addition, the magnitude | size of the pressure distribution sensor 11 is determined by the operation | movement content of the to-be-measured person on the pressure distribution sensor 11 at the time of measurement. The pressure distribution sensor 11 can be used as a single sheet, but a rubber sheet may be laminated for buffering from the viewpoint of protecting the sheet. Further, for the purpose of facilitating the setting on the floor, the sensor may be laminated on a metal or resin plate such as aluminum that holds the sensor.

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 personal computer 20 includes a display 21, a keyboard 25, a mouse 26, and a control unit 30 (see FIG. 2). Here, the control unit 30 generates a signal for controlling the operation of each part of the walking training support device 1, a hard disk storing a walking training support program and data for controlling various operations related to the walking training support device 1, and the like. Therefore, a CPU for executing various calculations, a RAM for temporarily storing data such as calculation results in the CPU, and the like are included.

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 control unit 30 includes a pressure distribution data storage unit 132, an analysis unit 131, a gravity center position storage unit 138, a reference position storage unit 139, a center displacement length storage unit 140, and a display control unit. 142. In addition, a display 21, a keyboard 25, and a mouse 26 are connected to the control unit 30.

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 data storage unit 132 stores the pressure distribution data transmitted from the pressure detection unit 12 to the personal computer 20 via the connection unit 40. The pressure distribution data storage unit 132 stores pressure distribution data for every sample time within the measurement time for each of a number of pressure sensitive sensors 11 a arranged in a grid pattern on the pressure distribution sensor 11. That is, the pressure distribution data of many pressure-sensitive sensors 11a at one detection time corresponding to each sample time is stored for the number of detection times. Accordingly, it is possible to grasp the temporal change in pressure detected by each pressure sensor 11a based on the pressure distribution data. Further, a temporal change in the pressure distribution detected by the pressure distribution sensor 11 can be detected.

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 data storage unit 132, the analysis unit 131 analyzes a load state when the person to be measured steps on the pressure distribution sensor 11. The content of the stepping action will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the contents of the stepping action. In addition, the foot shape shown in the figure has shown the arrangement position of the to-be-measured person's leg arrange | positioned on the pressure distribution sensor 11. FIG. Moreover, the curve in the figure shows the locus of the center of gravity position of the measurement subject.

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 pressure distribution sensor 11 near the center of the pressure distribution sensor 11 and only the right foot is disposed on the pressure distribution sensor 11. The operation is alternately performed. At this time, a trajectory is drawn such that the position of the center of gravity of the measurement subject reciprocates between both feet. Thus, in stepping, the subject's movement includes a state in which one foot of the person to be measured is separated from the pressure distribution sensor. That is, the position of the center of gravity of the measurement subject and the contact position of the sole change.

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 analysis unit 131 includes a centroid calculation unit 133, a comparison unit 134, a conversion unit 135, a reference position calculation unit 136, a center displacement length calculation unit 137, and a parameter calculation unit 141. ing.

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-gravity calculation unit 133 calculates the center-of-gravity position of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11 at each detection time based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132, and the calculated center-of-gravity position The information is stored in the storage unit 138.

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 gravity calculation unit 133 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows pressure distribution data detected by a number of pressure sensitive sensors 11a in a predetermined time. In the pressure distribution sensor 11 of the present embodiment, a large number of pressure-sensitive sensors 11a are arranged in m + 1 rows in the X-axis direction (left-right direction) and in n + 1 rows in the Y-axis direction (up-down direction). . Therefore, a large number of pressure-sensitive sensors 11a are arranged in a (m + 1) × (n + 1) lattice shape.

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 pressure sensor 11a is shown by the symbol. For example, the pressure data detected by the pressure-sensitive sensor 11a corresponding to the u-th row in the X-axis direction and the v-th row in the Y-axis direction is a (u, v) (where u is 0 or more) m or less, and v is an integer of 0 to n.

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.

式1Formula 1

Figure 2006312029
Figure 2006312029

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.

式2Formula 2

Figure 2006312029
Figure 2006312029

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-gravity calculation unit 133 includes a one-foot center-of-gravity calculation unit 133a. Based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132, the one leg center of gravity calculation unit 133a calculates the position of the center of gravity of each foot of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11 at each detection time and calculates the calculated center of gravity. The position is stored in the barycentric position storage unit 138.

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 comparison unit 134 compares the output value detected by each pressure sensor 11a with the threshold value 1. As described above, the output value detected by each pressure-sensitive sensor 11a is represented by a digital output value from 0 to 255. When there is an output from each pressure sensor 11a, the output value is equal to or greater than the threshold value 1.

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 conversion unit 135 sets the output value to 1 (first predetermined value) when the comparison unit 134 obtains a comparison result that the output value detected by each pressure-sensitive sensor 11a is equal to or greater than the threshold value 1. When the comparison result that the output value detected by each pressure-sensitive sensor 11a is smaller than the threshold value 1 is obtained in the comparison unit 134, those output values are converted to 0 (second predetermined value). Is. Therefore, in the conversion unit 135, when the output value at each pressure sensor 11a is equal to or greater than the threshold 1, the output value is converted to 1, and when there is no output (0) at each pressure sensor 11a. The output value remains 0. Thus, in this embodiment, the output value of each pressure-sensitive sensor 11a is binarized and converted to either 0 or 1.

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 pressure distribution sensor 11 is binarized and converted. In FIG. 5, the region where the output value is converted to 0 is shown in white, and the region where the output value is converted to 1 is shown in black. Further, a reference position for measuring the degree of wobbling of the measurement subject is indicated by A, and a center of gravity position is indicated by B. Further, a center displacement length to be described later is indicated by C. As shown in FIG. 5, the output value of each pressure-sensitive sensor 11 a is binarized and converted, so that the contact area between the measurement subject's feet and the pressure distribution sensor 11 can be accurately represented. When the center position of the contact area and the gravity center position B coincide with each other, the stability is the highest, in other words, the stagger is the smallest. That is, the center position of the contact area is set as the reference position A for measuring the degree of wobbling, and the center displacement length C, which is the distance between the reference position A and the gravity center position B, is used as an index representing the degree of wobbling.

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 position calculation unit 136 calculates the reference position of the person to be measured at each detection time and stores the calculated reference position in the reference position storage unit 139. As described above, the center position of the contact area between the person to be measured and the pressure distribution sensor 11 is calculated and used as the reference position. Then, the reference position Cpx in the X-axis direction is calculated by the following formula.

式3Formula 3

Figure 2006312029
Figure 2006312029

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.

式4Formula 4

Figure 2006312029
Figure 2006312029

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 Expression 3 and Expression 4, an output value after being converted by the conversion unit 135 is used as the pressure data a (u, v). That is, when the output value detected by each pressure sensor 11a is equal to or greater than the threshold value 1, all of the output values are set to 1. On the other hand, when the output value is smaller than the threshold value 1, those output values are set. Are all 0, and the reference position is calculated by Equation 3 and Equation 4. The calculated reference position is sequentially stored in the reference position storage unit 139. That is, for each detection time, the position of the center of gravity of the measurement subject is stored in the center of gravity position storage unit 138 and the reference position is stored in the reference position storage unit 139.

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 length calculation unit 137 corresponds to each detection time, and the distance between the centroid position (Cfx, Cfy) calculated by the centroid calculation unit 133 and the reference position (Cpx, Cpy) calculated by the reference position calculation unit 136. The center displacement length is calculated, and the calculated center displacement length is stored in the center displacement length storage unit 140 for each detection time. That is, the center displacement length is calculated by the number corresponding to each detection time within one measurement time. As described above, the center displacement length is an indicator of the degree of wobbling of the measurement subject (see C in FIG. 5).

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 parameter calculation unit 141 includes various parameters (in this embodiment, “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, "Total Y center displacement length", "unit total Y center displacement length", "one leg center of gravity locus length" and "specific step outer circumference area"), and a total center displacement length calculation unit 141a, A center displacement length calculation unit 141b, a one leg center of gravity locus length calculation unit 141c, and a specific step outer peripheral area calculation unit 141d are included.

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 length calculation unit 141a calculates “total center displacement length”, “total X center displacement length”, and “total Y center displacement length”. The “total center displacement length” is obtained by integrating the center displacement lengths calculated so as to correspond to the respective detection times within one measurement time. The “total X center displacement length” is the length of the X direction component in the “total center displacement length”. The “total Y center displacement length” is the length of the Y direction component in the “total center displacement length”.

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 length calculation unit 141b calculates “unit total center displacement length”, “unit total X center displacement length”, and “unit total Y center displacement length”. “Unit total center displacement length” is obtained by multiplying “total center displacement length” by a ratio of predetermined unit time to measurement time. The unit time may be any time. Similarly, “unit total X center displacement length” is obtained by multiplying “total X center displacement length” by a ratio of a predetermined unit time to measurement time, and “unit total Y center displacement length” is “total Y center displacement length”. The displacement length is multiplied by the ratio of a predetermined unit time to the measurement time. By comparing the “unit total center displacement length”, “unit total X center displacement length” and “unit total Y center displacement length”, even if the total center displacement length differs greatly depending on the person being measured, Can understand the typical walking state.

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 length calculation unit 141 c calculates the “one leg center of gravity locus length” based on the center of gravity position of each foot of the measurement subject stored in the center of gravity position storage unit 138. The “one leg center of gravity locus length” will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the locus of the center of gravity of one foot of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11. As shown in FIG. 6, the “one leg center of gravity trajectory length” is the length of the trajectory of the center of gravity position of each foot within the contact area with one foot of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11 within the measurement time. That's it.

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 area calculation unit 141d calculates the “specific step outer peripheral area” based on the barycentric position of each foot of the measurement subject stored in the barycentric position storage unit 138. The “specific step outer peripheral area” will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the locus of the center of gravity position of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11. As shown in FIG. 7, the “specific step outer peripheral area” is an area on the pressure distribution sensor 11 in which the locus of the center of gravity of the measurement target calculated by the center of gravity calculation unit 133 is drawn (enclosed by a broken line in the figure). Area S) is divided by the distance L between the left and right feet when the measurement subject steps. As the distance L between the left and right feet, a distance calculated from the trajectory of the center of gravity of the person to be measured may be used, or a distance input in advance may be used.

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 position storage unit 138 calculates the center-of-gravity position calculated by the center-of-gravity calculation unit 133 and the center-of-gravity position of each foot calculated by the one foot center-of-gravity calculation unit 133 a for each detection time. It is something to remember. The reference position storage unit 139 stores the reference position calculated by the reference position calculation unit 136 for each detection time. Further, the center displacement length storage unit 140 stores the center displacement length calculated by the center displacement length calculation unit 137 for each detection time.

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 display control unit 142 causes the measurement subject to display the content of the stepping action and the measurement result on the display 21. In other words, the display control unit 142 instructs the subject to perform a stepping action.

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 training support apparatus 1, first, the display control unit 142 displays on the display 2 that the person to be measured is stepping on the pressure distribution sensor 11. The person to be measured performs stepping according to the instruction displayed on the display 2. When the step of the person to be measured is completed, the analysis unit 131 analyzes the load state of the person to be measured and calculates each parameter. When the calculation of each parameter by the analysis unit 131 is completed, the display control unit 142 displays each calculated parameter on the display 2.

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 display 2 by the display control unit 142 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the display contents of the analysis result of the stepping action. As shown in FIG. 8, the display control unit 142 displays the pressure distribution window 51 and the result display window 52 on the display 21.

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 pressure distribution window 51, a pressure distribution 61 applied on the pressure distribution sensor 11 from both feet of the measurement subject is displayed based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132. Here, the pressure distribution 61 is displayed in an isobaric line shape, and is displayed according to a color scale that changes stepwise as the pressure value changes. Further, in the pressure distribution window 51, a locus 62 when the center of gravity of the measurement subject moves is drawn based on the center of gravity position data stored in the center of gravity position storage unit 138. Therefore, the operator can grasp the pressure distribution 61 and the trajectory 62 of the gravity center position of both feet of the measurement subject by looking at the pressure distribution window 51.

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 result display window 52, “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, “ Numerical values of “total Y center displacement length”, “unit total Y center displacement length”, “one leg center of gravity locus length”, and “specific step outer circumference area” are displayed. By referring to each of these parameters, it is possible to objectively grasp the load state when the measurement subject steps.

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 training support device 1 of the present embodiment, the person to be measured performs stepping that does not move on the pressure distribution sensor 11, and thus the pressure distribution sensor 11 can be reduced. As a result, downsizing and cost reduction of the walking training support device 1 are achieved by downsizing the pressure distribution sensor 11 while performing advanced analysis of the load state when the measurement subject steps on the pressure distribution sensor 11. Can be achieved.

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 length calculation unit 141a is based on the pressure distribution data at each detection time, and the reference position that is the center position of the contact area between the measured person and the pressure distribution sensor 11 based on the measured person's center of gravity. Based on the calculated center of gravity position and the reference position, the center displacement length at each detection time and the total center displacement length obtained by integrating the center displacement length are calculated. As described above, since the reference coordinates are calculated for each detection time within the measurement time, when one foot of the person to be measured is separated from the pressure distribution sensor 11 at the time of stepping, the position of the center of gravity and the contact position of the sole are determined. Even when it changes, it is possible to calculate the center displacement length having a high correlation with the degree of wobbling. Therefore, the “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length” calculated by the parameter calculation unit 141 based on the center displacement length, “ From the “total Y center displacement length” and the “unit total Y center displacement length”, it is possible to accurately measure the degree of fluctuation of the measurement subject.

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 length calculation unit 141b calculates “unit total center displacement length”, “unit total X center displacement length”, and “unit total Y center displacement length”, thereby increasing the measurement time by the measurement subject. Even if they are different, the relative walking state can be grasped.

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 length calculation unit 141c can calculate the “one foot center of gravity locus length” to measure the stability of each foot when stepping.

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 area calculation unit 141d calculates the “specific step outer peripheral area”, whereby the center-of-gravity fluctuation of the measurement subject at the time of stepping can be measured.

<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 training support apparatus 201 includes a sheet-like pressure distribution sensor 11, a pressure detection unit 12 connected to the pressure distribution sensor 11, a personal computer 220, a pressure detection unit 12, and a personal computer 220. And a connection unit 40 (see FIG. 1). The personal computer 220 includes a display 21, a keyboard 25, a mouse 26, and a control unit 230.

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 control unit 230 includes a pressure distribution data storage unit 132, an analysis unit 231, a gravity center position storage unit 138, a reference position storage unit 139, a center displacement length storage unit 140, and a display control unit 242. . The analysis unit 231 analyzes the load state when the measurement subject jumps on the pressure distribution sensor 11 based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132.

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 analysis unit 231 includes a gravity center calculation unit 133, a comparison unit 134, a conversion unit 135, a reference position calculation unit 136, a center displacement length calculation unit 137, and a parameter calculation unit 241.

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 parameter calculation unit 241 includes various parameters (in this embodiment, “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, “Total Y center displacement length”, “unit total Y center displacement length”, “jumping time”, and “jumping center of gravity locus length”), a total center displacement length calculation unit 141a, and a unit total center displacement length A calculation unit 141b, a jump time calculation unit 241c, and a jump center of gravity locus length calculation unit 241d are included. The functions of the total center displacement length calculation unit 141a and the unit total center displacement length calculation unit 141b are substantially the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

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 time calculation unit 241 c calculates “jump time” based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132. The “jump time” is the time from when the measurement subject's load disappears until the measurement subject's load appears again on the pressure distribution sensor 11. The “jumping time” is calculated every time the measured person jumps within the measurement time.

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 length calculation unit 241d calculates the “jumping centroid locus length” based on the centroid position of the measurement subject stored in the centroid position storage unit 138. The “jumping center of gravity locus length” is the length of the locus of the center of gravity position of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11 within the measurement time.

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 display control unit 242 causes the measurement subject to display the jump operation content and the measurement result on the display 21. In other words, the display control unit 242 instructs the measurement subject to jump.

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 training support apparatus 201, first, the display control unit 242 displays on the display 2 that the person to be measured jumps on the pressure distribution sensor 11. The measured person jumps according to the instruction displayed on the display 2. When the measurement subject's jump is completed, the analysis unit 231 analyzes the measurement subject's load state and calculates each parameter. When the calculation of each parameter by the analysis unit 231 is completed, the display control unit 242 displays the calculated parameter on the display 2.

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 display 2 by the display control unit 242 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing the display contents of the analysis result of the jumping motion. As shown in FIG. 10, the display control unit 142 displays a pressure distribution window 251 and a result display window 252 on the display 21.

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 pressure distribution window 251, a pressure distribution 261 to be applied on the pressure distribution sensor 11 from both feet of the measurement subject is displayed based on the pressure distribution data stored in the pressure distribution data storage unit 132. Here, the pressure distribution 261 is displayed in an isobaric line, and is displayed according to a color scale that changes stepwise as the pressure value changes. Further, in the pressure distribution window 251, a trajectory 262 when the center of gravity of the measurement subject moves is drawn based on the center of gravity position data stored in the center of gravity position storage unit 138. Therefore, the operator can grasp the pressure distribution 261 and the trajectory 262 of the gravity center position of both feet of the measurement subject by looking at the pressure distribution window 251.

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 result display window 252, “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, “ Numerical values of “total Y center displacement length”, “unit total Y center displacement length”, “jumping time”, and “jumping center of gravity locus length” are displayed. FIG. 10 shows the result when the person to be measured jumped four times within the measurement time, and “jumping time” for four times is displayed as “jumping time 1” to “jumping time 4”. Yes. By referring to these parameters, it is possible to objectively grasp the load state when the measurement subject jumps.

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 training support apparatus 201 of the present embodiment, the person to be measured only needs to jump on the pressure distribution sensor 11, and thus the pressure distribution sensor 11 can be made small. As a result, the walking training support apparatus 1 can be reduced in size and cost by reducing the size of the pressure distribution sensor 11 while performing advanced analysis of the load state when the measured person jumps with the pressure distribution sensor 11. Can be achieved.

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 length calculation unit 141a is based on the pressure distribution data at each detection time, and the reference position that is the center position of the contact area between the measured person and the pressure distribution sensor 11 based on the measured person's center of gravity. Based on the calculated center of gravity position and the reference position, the center displacement length at each detection time and the total center displacement length obtained by integrating the center displacement length are calculated. In this way, since the reference coordinates are calculated for each detection time within the measurement time, it is possible to calculate a center displacement length that has a high correlation with the degree of stagger during jumping. Therefore, the “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length” calculated by the parameter calculation unit 141 based on the center displacement length, “ From the “total Y center displacement length” and the “unit total Y center displacement length”, it is possible to accurately measure the degree of fluctuation of the measurement subject.

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 length calculation unit 141b calculates “unit total center displacement length”, “unit total X center displacement length”, and “unit total Y center displacement length”, so that the measurement subject can measure time and jump. Even if the number of times is greatly different, the relative walking state can be grasped.

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 time calculation unit 241c can calculate the “jump time” to measure the leg strength of the person to be measured and the stability thereof during 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 length calculation unit 141d calculates the “jumping center-of-gravity locus length”, whereby the accurate center-of-gravity sway of the measurement subject during the jump can be measured.

<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 training support device 301 includes a sheet-like pressure distribution sensor 11, a pressure detection unit 12 connected to the pressure distribution sensor 11, a personal computer (personal computer) 320 having a control unit 330, a pressure A connection unit 40 for connecting the detection unit 12 and the personal computer 320 is provided.

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 control unit 330 includes a pressure distribution data storage unit 132, a centroid position storage unit 138, an analysis unit 331, and a display control unit 342. The analysis unit 331 includes a center of gravity calculation unit 333 and a parameter calculation unit 341.

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 data storage unit 132, the centroid calculation unit 333 calculates the centroid position of the measurement subject on the pressure distribution sensor 11 at each detection time, and calculates the calculated centroid position as the centroid position. The information is stored in the storage unit 138. The center-of-gravity calculation unit 333 includes each step center-of-gravity position calculation unit 333a.

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 position calculation unit 333 a calculates “each step center-of-gravity position” based on the center-of-gravity position of each foot of the measurement subject stored in the center-of-gravity position storage unit 138. “Each centroid position” is the centroid position of each step on the pressure distribution sensor 11 when the measurement subject steps. Each step center-of-gravity position calculation unit 333a includes, in each step, the position of the center of the person to be measured that is located on the leftmost side when only the left foot of the person to be measured is disposed on the pressure distribution sensor 11, and The position of the center of gravity of the person to be measured located on the rightmost side when only the right foot is arranged on the pressure distribution sensor 11 is calculated as “the position of the center of gravity of each step”.

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 parameter calculation unit 341 calculates various parameters (in this embodiment, “variation degree” and “center point movement trajectory length”) as measurement results, and the variation degree calculation unit 341a and the center point movement trajectory length. And a calculation unit 341b.

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 degree calculation unit 341a calculates the “variation degree” based on “each step gravity center position” calculated by each step gravity center position calculation unit 333a. The variation degree calculation unit 341a will be described with reference to FIG. 12 shows the “each step gravity center position” and the “each step gravity center position” of the m-th step (m is a positive natural number) of the measurement subject when the measurement subject steps. Show. Note that both the m-2 step and the m step are steps with the left foot, and the footprint shown in FIG. 12 indicates the position of the foot of the m step. In FIG. 12, the x direction is the left-right direction of the person to be measured, and the y direction is the front-rear direction of the person to be measured. As shown in FIG. 12, in each of the (m−2) th step and the mth step, “each step gravity center position” is shifted by the distance Lx in the x direction and the distance Ly in the y direction. The degree-of-variation calculation unit 341a each time the measured person steps on the distance Lx and the distance Ly, which are deviation amounts related to the “each step center of gravity position” of the m-2 step and the “each step center of gravity position” of the m step. By integrating, a total of four integrated values of the integrated value of the distance Lx and the integrated value of the distance Ly regarding the left foot and the integrated value of the distance Lx and the integrated value of the distance Ly regarding the right foot are calculated. Then, the final “variation degree” is calculated by summing up these integrated values.

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 pressure distribution sensor 11 by the variation degree calculation unit. The “variation degree” may be calculated by integrating L.

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 length calculation unit 341b calculates the “center point movement trajectory length” based on “each step center of gravity position” calculated by each step center of gravity position calculation unit 333a. The center point movement trajectory length calculation unit 341b will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram illustrating the n-1th step (n is a positive natural number) and the “each step gravity center position” of the nth step when the measured person steps on. As shown in FIG. 14, the “center point movement trajectory length” is the center point (c0, c1, c2, ...). The center point movement trajectory length calculation unit 341b determines the center point (c0, c1, c2) based on “each step center of gravity position” calculated by each step center of gravity position calculation unit 333a each time the measured person steps on the left and right feet step by step. ,... Are calculated in order and the distance from the center point (c0, c1, c2,...) Calculated this time to the center point (c0, c1, c2,. "Length" is calculated.

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 display control unit 342 causes the measurement subject to display the content of the stepping action and the measurement result on the display 21. In other words, the display control unit 342 instructs the measurement subject to perform a stepping action.

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 training support apparatus 301, first, the display control unit 342 displays on the display 2 that the person to be measured is stepping on the pressure distribution sensor 11. The person to be measured performs stepping according to the instruction displayed on the display 2. When the measurement subject's stepping is completed, the analysis unit 331 analyzes the measurement subject's load state and calculates each parameter. When the calculation of each parameter by the analysis unit 331 is completed, the display unit 342 displays the calculated parameter on the display 21.

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 display 2 by the display unit 342 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating display contents of the analysis result of the stepping motion. As shown in FIG. 12, the display control unit 342 displays the pressure distribution window 51 and the result display window 352 on the display 21.

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 result display window 352, the numerical values of “degree of variation” and “center point movement trajectory length” calculated by the parameter calculation unit 341 are displayed.

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 training support apparatus 301 of the present embodiment, since the person to be measured performs stepping that does not move on the pressure distribution sensor 11, the pressure distribution sensor 11 can be made small. As a result, downsizing and cost reduction of the walking training support device 301 are achieved by downsizing the pressure distribution sensor 11 while performing advanced analysis of the load state when the measurement subject steps on the pressure distribution sensor 11. Can be achieved.

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 position calculation unit 333a is configured so that only the measurement subject's left foot when only the measurement subject's left foot is arranged on the pressure distribution sensor, and only the measurement subject's right foot. Since the center of gravity position of the person to be measured that is positioned on the rightmost when the pressure distribution sensor 11 is arranged on the pressure distribution sensor 11 is calculated as “the center of gravity of each step”, the degree of wandering of the person to be measured at the center of gravity of each step Can be reliably reflected.

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 variation calculation unit 341a can measure the degree of fluctuation of the measurement subject by measuring the “variation degree” of each step that is highly related to the degree of fluctuation.

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 length calculation unit 341b can calculate a “center point movement trajectory length” to measure a change in the position of the person to be measured on the pressure distribution sensor 11 when stepping on. it can. Thereby, the variation degree of a to-be-measured person can be grasped | ascertained correctly.

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 conversion unit 135, when the output value detected by each pressure-sensitive sensor 11a is equal to or greater than the threshold value 1, it is converted to 1, and when the output value is smaller than the threshold value 1, , 0, but the threshold is not limited to 1. Therefore, when the output value is a digital output value, the threshold value may be an integer of 2 or more. When the output value is an analog output value, the threshold value may be a number greater than 0 and less than 1, or a positive number greater than 1. Further, the first predetermined value converted when the output value is equal to or greater than the threshold value is not limited to 1, and may be other positive numbers. Similarly, the second predetermined value converted when the output value is smaller than the threshold value is not limited to 0, and may be other numbers.

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 parameter calculation unit 141 performs “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, “total Y center displacement”. `` Length '', `` Unit total Y center displacement length '', `` One leg center of gravity locus length '' and `` Specific step outer circumference area '' are calculated, but may be configured to calculate at least one of these, It may be configured to calculate other parameters.

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 parameter calculation unit 241 performs “total center displacement length”, “unit total center displacement length”, “total X center displacement length”, “unit total X center displacement length”, “total Y center displacement”. “Length”, “Unit Total Y Center Displacement Length”, “Jumping Time”, and “Jumping Center of Gravity Length” may be configured to calculate at least one of these, or other parameters May be configured to calculate.

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 length calculation unit 141b calculates the “total center displacement length” multiplied by a ratio of a predetermined unit time to the measurement time. The displacement length calculation unit 141b may calculate a value obtained by dividing the “total center displacement length” by the number of jumps of the person being measured.

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 parameter calculation unit 341 is configured to calculate the “degree of variation” and the “center point movement trajectory length” in the present embodiment, but is configured to calculate at least one of these. Alternatively, it may be configured to calculate other parameters.

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 display control units 142, 242, and 342 function as instruction means for instructing the measurement subject to the operation content at the time of measurement by displaying the operation content on the display 21. However, the instruction means is not limited to such a configuration. For example, the configuration may be such that the operation content is instructed by sound, or the operator may directly instruct the operation content to the measurement subject.

本発明の第1実施形態に係る歩行訓練支援装置の概略構成を示す外観図である。It is an external view which shows schematic structure of the walking training assistance apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows schematic structure of the walking training assistance apparatus of FIG. 図1に示す歩行訓練支援装置における足踏みの動作内容を示した図である。It is the figure which showed the operation content of the stepping in the walking training assistance apparatus shown in FIG. 図1に示す感圧センサで検知される圧力分布データを示す図である。It is a figure which shows the pressure distribution data detected by the pressure sensor shown in FIG. 図1に示す圧力分布センサ上に被験者が両足を配置したときの出力値が2値化変換された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the output value when a test subject has arrange | positioned both legs on the pressure distribution sensor shown in FIG. 図1に示す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の軌跡を示した図である。It is the figure which showed the locus | trajectory of the gravity center position of one leg | foot of a to-be-measured person on the pressure distribution sensor shown in FIG. 図1に示す圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の軌跡を示した図である。It is the figure which showed the locus | trajectory of the gravity center position of a to-be-measured person on the pressure distribution sensor shown in FIG. 図2に示す表示制御部による、計測結果の表示内容を示す図である。It is a figure which shows the display content of the measurement result by the display control part shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る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。It is a block diagram which shows schematic structure of the walking training assistance apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図9に示す表示制御部による、計測結果の表示内容を示す図である。It is a figure which shows the display content of the measurement result by the display control part shown in FIG. 本発明の第3実施形態に係る歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the walking training assistance apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図11に示すばらつき度算出部が算出する「ばらつき度」を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the "variation degree" which the variation degree calculation part shown in FIG. 11 calculates. ばらつき度算出部の変形例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of a dispersion | variation degree calculation part. 図11に示す中心点移動軌跡長算出部が算出する「中心点移動軌跡長」を説明するための図である。It is a figure for demonstrating "the center point movement locus | trajectory length" which the center point movement locus | trajectory length calculation part shown in FIG. 11 calculates. 図11に示す表示制御部による、計測結果の表示内容を示す図である。It is a figure which shows the display content of a measurement result by the display control part shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Walking training assistance apparatus 11 Pressure distribution sensor 11a Pressure sensor (pressure detection area)
20 Personal computer 21 Display 30 Control unit 131 Analysis unit (analysis means)
132 Pressure distribution data storage unit 133 Center of gravity calculation unit (center of gravity position calculation means)
133a One foot center of gravity calculation unit 134 comparison unit (comparison means)
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 position storage section 139 Reference position storage section 140 Center displacement length storage section (center displacement length calculation means)
141 Parameter calculation unit 141a Total center displacement length calculation unit 141b Unit total center displacement length calculation unit 141c One foot center of gravity locus length calculation unit (one foot center of gravity locus length calculation means)
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)

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.
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 includes jump time calculation means for calculating a jump time, which 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. The walking training support device according to claim 4, wherein: 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ばらつき度を算出することを特徴とする請求項8に記載の歩行訓練支援装置。   The variation degree calculating unit accumulates at least one of a distance in the front-rear direction and a distance in the left-right direction from the center-of-gravity position of the measurement subject's m-2 step (m is a positive integer) to the center of gravity of the m-th step. The gait training support device according to claim 8, wherein the degree of variation is calculated by performing the step. 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することを特徴とする請求項8に記載の歩行訓練支援装置。   The degree-of-variation calculating means calculates the degree of variation by integrating the distance from the center-of-gravity position of the m-2th step (m is a positive integer) of the measurement subject to the center-of-gravity position of the m-th step. The walking training support apparatus according to claim 8. 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.
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を特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の歩行訓練支援装置。   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 12. The center of gravity position of the person to be measured located on the rightmost side when arranged on the pressure distribution sensor is calculated as the center of gravity position of each step of the person to be measured. The walking training support device according to claim 1.
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