JP2009261595A - 歩行解析及び運動メニュー提案システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被験者の歩行動作を測定して歩行能力を求める歩行能力検出手段1と、求めた前記歩行能力から前記被験者の転倒リスクを判別する転倒リスク判別手段2と、前記歩行能力または前期転倒リスクに合わせた転倒予防及び運動機能向上のための運動メニューを提案する運動メニュー提案手段3と、前記運動メニューを告知するとともに前記歩行能力及び前記転倒リスクの少なくとも一方を告知する告知手段4と、を有する歩行解析及び運動メニュー提案システム100であって、前記歩行能力検出手段1は、左右の足の歩行能力の比または対称程度を示す指標を求める対称性検出手段7を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
左右歩幅比X=50:50であれば、左右の歩幅が等しいと言える。左右歩幅比をはじめとする左右対称性の指標は、転倒リスクを判別する際に参考とすることができる。また、運動メニューの選択に際して、左右で異なる運動種目や異なる運動強度を提案することも可能になる。さらに、左右対称性の指標は、いずれか一方の足の潜在的な疾病や損傷を見つけだすことや、歩行能力向上程度の左右の比較評価にも有効であると考えられる。
算出された歩行速度、歩幅、左右歩幅比はRAM28に一旦記憶され、自動的にあるいは操作により記録部50に保存される(ステップS10)。ここまでで、歩行能力を求める動作が終了する。
次に求められた歩行速度、歩幅及び歩調の値の組み合わせにより、被験者の転倒リスクを図5及び図6の一覧表に基づいて判別する。(ステップS14)。図5は、通常歩行形態での測定データを基にして転倒リスクを判別する一覧表である。表に示されるように、歩行速度は0.69(m/sec)以下、1.5(m/sec)以上及びその間が多数段階に分けられ、歩幅は0.49(m)以下、0.8(m)以上及びその間が多数段階に分けられ、歩調は90(step/min)以下、91(step/min)以上の2段階に分けられている。そして、各段階の組み合わせにより転倒リスクが判別されるようになっている。例えば、歩行速度0.69(m/sec)以下でかつ歩幅0.49(m)以下step/min)以下の場合は“転倒危険がある”と判定される。また、歩行速度1.5(m/sec)以上でかつ歩幅0.8(m)以上かつ歩蝶91(step/min)以上の場合は“問題なし”と判定される。
加速度は、速度の微分である。そのため、図3において前後の速度が最大になる点は加速度が時間軸を正から負に横切るところであり、前後の速度が最小になる点は加速度が時間軸を負から正に横切るところである。よって、"最大速度位置から最低速度位置までの時間“とは、”前後加速度が負から正になる時間“−”正から負になる時間“である。
"前後加速度が正から負に変わる点から負から正へ変わる点までの前後加速度の積分値"とは、推定指標V1の"最大速度位置から最低速度位置までの時間"を表す期間の前後加速度を時間積分した値である。つまり推定指標V2は、その積分値を積分期間時間で割った値で、減速動作時における平均減速度を意味する。また、推定指標V2と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には負の相関が認められた。
"上方速度の減速量"とは、足尖離地から上下加速度が負から正に変わる点までを期間とした上下加速度の時間積分値を示す。よって、|上方速度の減速量/期間時間|は、この特定期間での上下方向平均減速度の絶対値を意味する。また"下方速度の減速量"とは、上下加速度が負から正に変わる点から踵接地までを特定期間とした上下加速度の時間積分値を示す。よって、|下方速度の減速量/期間時間|は、この特定期間での上下方向平均加速度の絶対値を意味する。また、推定指標V3と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には正の相関が認められた。
推定指標V4=(右[左]踵接地から左[右]踵接地までの前後加速度を積分し、最大速度と最低速度の差)/(前後の最大速度位置から前後の最低速度位置までの時間/一歩時間)
ここで、推定指標V4と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には正の相関が認められた。
ここで、推定指標V5と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には正の相関が認められた。
ここで、推定指標V6と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には正の相関が認められた。
推定指標V7=推定指標V6/推定指標V1
ここで、推定指標7と(歩行速度/身長)との相関分析を行ったところ、両者の間には正の相関が認められた。
上記の推定式に、予備被験者の測定データから算出した推定指標V1〜V3を代入して推定歩行速度を算出し、実測歩行速度との相関性を確認した。つまり、X軸を(推定歩行速度/身長)とし、Y軸を(実測歩行速度/身長)として予備被験者の測定データをプロットした相関グラフを作成したところ、正の高い相関が認められた。
この推定式でも、正の高い相関が認められた。
上記の推定式に、予備被験者の測定データから算出した推定指標V4、V6、V7を代入して推定歩幅を算出し、実測歩幅との相関性を確認した。つまり、X軸を(推定歩幅/身長)とし、Y軸を(実測歩幅/身長)として予備被験者の測定データをプロットした相関グラフを作成したところ、正の高い相関が認められた。
1:歩行能力検出手段
2:転倒リスク判別手段
3:運動メニュー提案手段
4:告知手段
5:加速度測定手段
6:歩行能力推定手段
7:対称性検出手段
10:加速度計(加速度測定手段)
20:演算部 22:A/D変換器 24:CPU 26:ROM 28:RAM
30:時間計測部
40:表示部
50:記録部
Claims (12)
- 被験者の歩行動作を測定して歩行能力を求める歩行能力検出手段と、求めた前記歩行能力から前記被験者の転倒リスクを判別する転倒リスク判別手段と、前記歩行能力または前期転倒リスクに合わせた転倒予防及び運動機能向上のための運動メニューを提案する運動メニュー提案手段と、前記運動メニューを告知するとともに前記歩行能力及び前記転倒リスクの少なくとも一方を告知する告知手段と、を有する歩行解析及び運動メニュー提案システムであって、
前記歩行能力検出手段は、左右の足の歩行能力の比または対称程度を示す指標を求める対称性検出手段を含むことを特徴とする歩行解析及び運動メニュー提案システム。 - 左右の足の歩行能力の比または対称程度を示す前記指標は、左足歩幅と右足歩幅との比を表す左右歩幅比である請求項1に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記対称性検出手段が対象とする前記歩行動作は、所定距離の歩行動作のうち始めと終わりの各一定距離を除いた中間部分の歩行動作である請求項1または2に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記対称性検出手段が対象とする前記歩行動作は、所定距離の歩行動作のうち始めと終わりの各一定歩数を除いた中間部分の歩行動作である請求項1または2に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記左右歩幅比は、複数個の左足歩幅及び右足歩幅からそれぞれ求められた平均左足歩幅及び平均右足歩幅を用いて求められる、請求項3または4に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記歩行動作は、前記被験者が通常の速度で歩行する通常歩行動作のみの1歩行形態、または前記被験者が全力で歩行する全力歩行動作及び前記通常歩行動作の2歩行形態である請求項1〜5のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記歩行能力検出手段は、前記被験者の腰部に取り付けて歩行動作中の加速度を測定する加速度測定手段と、測定された加速度を基に前記歩行能力を推定する歩行能力推定手段と、を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記歩行能力検出手段は、前記左右歩幅比に加えて、歩行速度、歩幅、歩調、膝伸展力、足首背屈力、の少なくとも一つを求める、膝伸展力、足首背屈力、歩行速度、歩幅、及び歩調の少なくとも一つを求める請求項2〜7のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記運動メニュー提案手段は、複数ある運動目的に対してそれぞれ前記運動メニューを保持し、求められた前記歩行能力または前記転倒リスクに合う前記運動メニューを選択して提案する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記運動メニュー提案手段は、対称性向上を前記運動目的とする対称性向上運動メニューを保持し、求められた前記左右歩幅比に合う前記対称性向上運動メニューを選択して提案する、請求項9に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記告知手段は、前記歩行能力及び前記転倒リスクの少なくとも一方の時系列変化を告知する請求項1〜10のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
- 前記歩行能力検出手段、前記転倒リスク判別手段、前記運動メニュー提案手段、及び告知手段の相互間の一部または全てが、有線通信手段または無線通信手段により結合されている請求項1〜11のいずれか一項に記載の歩行解析及び運動メニュー提案システム。
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