JP2016220779A - Locomotive motion analysis apparatus, method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人の歩行などの移動運動を評価するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for evaluating a moving motion such as walking of a person.
従来、医療施設や介護施設等において、歩行障害を持つ患者に対するリハビリテーション（rehabilitation）が行われている。 Conventionally, rehabilitation for patients with gait disorders has been performed in medical facilities, nursing homes, and the like.
このリハビリテーションでは、一般的に、患者に適した歩行訓練プログラム（program）を作成したり、患者の回復レベル（level）を把握したりするために、理学療法士などの指導員が、患者の歩行運動を繰り返し評価する。 In this rehabilitation, an instructor, such as a physical therapist, generally creates a gait training program (program) suitable for the patient and understands the patient's recovery level. Is repeatedly evaluated.
しかし、一般的に、理学療法士などの指導員が患者の歩行運動を評価する場合、指導員は患者の歩行運動を目視で観察し主観的に評価する。そのため、評価結果が指導員の癖や習熟度、評価の時期などの違いによってばらつく傾向にあり、客観的な評価が難しい。 However, generally, when an instructor such as a physical therapist evaluates a patient's walking motion, the instructor visually observes the patient's walking motion and evaluates it subjectively. For this reason, the evaluation results tend to vary depending on differences in the instructor's habits, proficiency level, evaluation timing, etc., making it difficult to objectively evaluate.
そこで、近年においては、加速度センサ（sensor）を用いて人の歩行中に生じる加速度を測定し、その測定結果を用いて歩行運動の評価を行う試みが成されている（例えば、特許文献１，要約等参照）。 Therefore, in recent years, an attempt has been made to measure acceleration generated during walking of a person using an acceleration sensor (sensor) and to evaluate walking movement using the measurement result (for example, Patent Document 1, Patent Document 1). (See summary etc.).
しかし、人の歩行運動などの移動運動の客観的な評価を、より適切に行ない、その評価結果を知ることができる技術が望まれている。 However, there is a demand for a technique that can more appropriately perform objective evaluation of a movement motion such as a human walking motion and know the evaluation result.
本願発明者は、鋭意検討及び実験の結果、人の移動運動の客観的な評価をより適切に行なうことができるパラメータを特定し本願発明に至った。すなわち、一の観点の発明は、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動を行なう人の移動速度、この人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つとに基づいて、前記人の運動の評価を行なう評価部と、この評価部の評価結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする移動運動解析装置である。 As a result of intensive studies and experiments, the inventor of the present application has identified a parameter that can more appropriately perform an objective evaluation of a person's movement, and has arrived at the present invention. That is, the invention of one aspect is that the movement speed of a person who moves by stepping one foot and the other foot alternately, the step width in the movement of the person, and the variation in acceleration in the movement direction of the person. A value indicating a comparison result between at least one of them, the time taken for one step of the person's one foot and the time taken for one step of the other person's foot, and the speed of the step of the one person's foot And at least one of the values indicating the comparison result between the speed of one step of the person's other foot, the time taken for one step of the person's one foot, and the time taken for one step of the other person's foot And an evaluation unit that evaluates the movement of the person based on at least one of a variation in the combined time and a vertical acceleration variation in the person, and the evaluation A display unit for displaying the evaluation results, a mobile motion analysis device, characterized in that it comprises a.
他の観点の発明は、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する人の移動速度、この人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つに基づいて、前記人の移動における推進力に関する評価を行なう第一評価部と、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なう第二評価部と、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なう第三評価部と、前記第一評価部、前記第二評価部及び前記第三評価部の各々の評価結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする移動運動解析装置である。 According to another aspect of the invention, there is provided at least one of a movement speed of a person who steps by alternately stepping on one foot and the other foot, a step width in the movement of the person, and a variation in acceleration in the movement direction of the person. Based on the above, the first evaluation unit for evaluating the propulsive force in the movement of the person, and the comparison result between the time taken for one step of the person's one foot and the time taken for the step of the other person's foot Based on at least one of a value indicating a comparison result between a speed of one step of the person's foot and a speed of the step of the other leg of the person, The second evaluation unit for evaluating the balance between the step and the step of the other foot, and the time taken for one step of the one foot of the person and the time taken for one step of the other foot of the person. A third evaluation unit that performs an evaluation on the movement rhythm of the person based on at least one of the variation in the total time and the vertical acceleration variation in the person, the first evaluation unit, and the second And a display unit for displaying each evaluation result of the evaluation unit and the third evaluation unit.
上記一の観点の発明によれば、前記評価部によって人の移動の評価が行われ、その評価結果が前記表示部に表示されるので、人の移動運動の客観的な評価を、より適切に行なうことができ、その評価結果を知ることができる。 According to the first aspect of the invention, since the evaluation unit evaluates the movement of the person and the evaluation result is displayed on the display unit, the objective evaluation of the movement of the person can be more appropriately performed. Can be performed, and the evaluation result can be known.
上記他の観点の発明によれば、前記第一評価部によって得られる評価、すなわち前記人の移動における推進力に関する評価と、前記第二評価部によって得られる評価、すなわち前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価と、前記第三評価部によって得られる評価、すなわち前記人の移動のリズムに関する評価とが行われ、これらの評価結果の各々が表示される。従って、人の移動運動における推進力、バランス及びリズムの各々についての客観的な評価を行なうことができ、その評価結果を知ることができる。 According to the invention of the other aspect, the evaluation obtained by the first evaluation unit, that is, the evaluation regarding the propulsive force in the movement of the person, and the evaluation obtained by the second evaluation unit, that is, one of the legs of the person An evaluation regarding the balance between the step and the step of the other foot and an evaluation obtained by the third evaluation unit, that is, an evaluation regarding the movement rhythm of the person, are performed, and each of these evaluation results is displayed. Therefore, it is possible to objectively evaluate each of the propulsive force, balance and rhythm in the movement movement of a person, and to know the evaluation result.
以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。 Embodiments of the invention will be described below. The invention is not limited thereby.
図１は、歩行解析システム（system）１の構成を概略的に示す図である。歩行解析システム１は、図１に示すように、加速度センサモジュール（sensor module）２と、歩行解析装置３とを有している。加速度センサモジュール２は、患者１０の背面の腰部中央等に、粘着パッド（pad）やバンド（band）等により装着される。歩行解析装置３は、操作者１１が携帯したり操作したりして使用される。歩行解析装置３は、発明における移動運動解析装置の一例である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a gait analysis system (system) 1. The walking analysis system 1 includes an acceleration sensor module 2 and a walking analysis device 3 as shown in FIG. The acceleration sensor module 2 is attached to the center of the lower back of the patient 10 using an adhesive pad or a band. The walking analysis device 3 is used by the operator 11 to carry or operate. The walking analysis device 3 is an example of the movement analysis device in the invention.
図２に示すように、加速度センサモジュール２は、プロセッサ（processor）２１と、加速度センサ２２と、メモリ（memory）２３と、通信Ｉ／Ｆ（interface）２４と、バッテリ（battery）２５とを有している。歩行解析装置３は、例えば、スマートフォン（smart phone）、タブレット型コンピュータ（tablet computer）、ノートパソコン（note PC）などのコンピュータ端末であり、プロセッサ３１と、ディスプレイ（display）３２と、操作部３３と、メモリ３４と、通信Ｉ／Ｆ３５と、バッテリ３６とを有している。本例では、歩行解析装置３はスマートフォンである。なお、プロセッサ２１及びプロセッサ３１は、それぞれ、単一のプロセッサに限定されず、複数のプロセッサである場合も考えられる。 As shown in FIG. 2, the acceleration sensor module 2 includes a processor 21, an acceleration sensor 22, a memory 23, a communication I / F (interface) 24, and a battery 25. doing. The gait analysis device 3 is a computer terminal such as a smart phone, a tablet computer, or a notebook PC, and includes a processor 31, a display 32, an operation unit 33, and the like. , A memory 34, a communication I / F 35, and a battery 36. In this example, the walking analysis device 3 is a smartphone. Note that the processor 21 and the processor 31 are not limited to a single processor, but may be a plurality of processors.
（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について説明する。図３に示すように、加速度センサモジュール２は、加速度センサ部２０１と、サンプリング（sampling）部２０２と、送信部２０３とを有している。なお、サンプリング部２０２及び送信部２０３は、プロセッサ２１がメモリ２３に記憶されている所定のプログラム（program）を読み出して実行することにより実現される。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the acceleration sensor module 2 includes an acceleration sensor unit 201, a sampling unit 202, and a transmission unit 203. The sampling unit 202 and the transmission unit 203 are realized by the processor 21 reading out and executing a predetermined program stored in the memory 23.
加速度センサ部２０１は、センサ本体を基準とした３次元直交座標系におけるｘ，ｙ，ｚの各軸方向の加速度成分について、その加速度成分に応じたアナログ（analog）信号をほぼリアルタイム（real time）に出力する。 The acceleration sensor unit 201 outputs an analog signal corresponding to the acceleration component in almost real time with respect to the acceleration component in each of the x, y, and z axes in the three-dimensional orthogonal coordinate system based on the sensor body. Output to.
サンプリング部２０２は、そのアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル（digital）の加速度データに変換する。サンプリング周波数は、例えば１２８Ｈｚである。サンプリング部２０２は、例えば、１ｇ（重力加速度）＝９．８ｍ／ｓ2＝加速度データ値１２８となるスケール（scale）で、加速度データを出力する。なお、ここでは、加速度成分の正負は、右側寄り、前側寄り、上側寄りをそれぞれ正とする。 The sampling unit 202 samples the analog signal at a predetermined sampling frequency and converts it into digital acceleration data. The sampling frequency is, for example, 128 Hz. The sampling unit 202 outputs acceleration data at a scale where, for example, 1 g (gravitational acceleration) = 9.8 m / s 2 = acceleration data value 128. Here, the positive and negative acceleration components are positive on the right side, on the front side, and on the upper side.
送信部２０３は、サンプリングされた各時刻における加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムにて無線で送信する。 The transmission unit 203 wirelessly transmits the acceleration data representing the sampled acceleration component at each time in almost real time.
なお、本例では、加速度センサモジュール２は、センサ本体のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向が、それぞれ、患者１０のＲＬ（Right-Left）方向、ＡＰ（Anterior-Posterior）方向及びＳＩ（Superior-Inferior）方向と一致するように取り付けられる。ＲＬ方向、ＡＰ方向及びＳＩ方向は、それぞれサジタル（sagittal）方向、コロナル（coronal）方向及びアキシャル（axial）方向とも言う。また、本例では、加速度センサモジュール２の姿勢（傾き、向き）は、患者１０の歩行中において変化しないものと仮定する。 In this example, in the acceleration sensor module 2, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction of the sensor body are the RL (Right-Left) direction, AP (Anterior-Posterior) direction, and SI of the patient 10, respectively. (Superior-Inferior) It is attached to match the direction. The RL direction, the AP direction, and the SI direction are also referred to as a sagittal direction, a coronal direction, and an axial direction, respectively. In this example, it is assumed that the posture (inclination and orientation) of the acceleration sensor module 2 does not change during walking of the patient 10.
歩行解析装置３は、図３に示すように、操作部３０１と、ディスプレイ部３０２と、患者情報受付部３０３と、受信部３０４と、加速度データ取得制御部３０５と、加速度データ解析部３０６と、パラメータ算出部３０７と、評価値算出部３０８と、時計部３０９と、表示制御部３１０と、記憶部３１１とを有している。患者情報受付部３０３、加速度データ取得制御部３０５、加速度データ解析部３０６、パラメータ算出部３０７、評価値算出部３０８、時計部３０９及び表示制御部３１０は、プロセッサ３１がメモリ３４に記憶されている所定のプログラムを読み出して実行することにより実現される。 As shown in FIG. 3, the walking analysis device 3 includes an operation unit 301, a display unit 302, a patient information reception unit 303, a reception unit 304, an acceleration data acquisition control unit 305, an acceleration data analysis unit 306, A parameter calculation unit 307, an evaluation value calculation unit 308, a clock unit 309, a display control unit 310, and a storage unit 311 are included. The patient information receiving unit 303, the acceleration data acquisition control unit 305, the acceleration data analysis unit 306, the parameter calculation unit 307, the evaluation value calculation unit 308, the clock unit 309, and the display control unit 310 are stored in the memory 34 by the processor 31. This is realized by reading and executing a predetermined program.
操作部３０１は、操作者１１の操作を受け付ける。操作部３０１は、例えば、タッチパネル（touch panel）、タッチパッド（touch pad）、キーボード（keyboard）、マウス（mouse）などにより構成されている。なお、操作者１１は、例えば、医師や理学療法士などの指導員である。 The operation unit 301 receives an operation of the operator 11. The operation unit 301 includes, for example, a touch panel, a touch pad, a keyboard, a mouse, and the like. The operator 11 is an instructor such as a doctor or a physical therapist, for example.
ディスプレイ部３０２は、画像を表示する。ディスプレイ部３０２は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネルなどにより構成されている。ディスプレイ部３０２は、発明における表示部の一例である。 The display unit 302 displays an image. The display unit 302 includes, for example, a liquid crystal panel, an organic EL (Electro-Luminescence) panel, and the like. Display unit 302 is an example of a display unit in the invention.
時計部３０９は、時計機能を有しており、時刻を表す情報を出力する。なお、時刻は、あるタイミングを基準とした相対的なものであってもよい。 The clock unit 309 has a clock function and outputs information indicating time. The time may be relative to a certain timing.
患者情報受付部３０３は、患者情報の入力を受け付け、入力された患者情報を記憶部３１１に記憶させる。 The patient information receiving unit 303 receives input of patient information, and stores the input patient information in the storage unit 311.
受信部３０４は、加速度センサモジュール２の送信部２０３から送信された加速度データを無線で受信する。なお、送信部２０３と受信部３０４との無線通信には、例えば、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の規格を用いることができる。 The reception unit 304 wirelessly receives the acceleration data transmitted from the transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2. Note that standards such as Bluetooth (registered trademark) can be used for wireless communication between the transmission unit 203 and the reception unit 304, for example.
加速度データ取得制御部３０５は、患者１０の加速度データを取得するよう受信部３０４及び記憶部３１１を制御する。加速度データ取得制御部３０５は、データ収集開始から終了までの各時刻における加速度データを収集する。加速度データには、そのデータが取得された時刻情報が付帯される。時刻は、時計部３０９の出力に基づいて特定される。 The acceleration data acquisition control unit 305 controls the reception unit 304 and the storage unit 311 so as to acquire acceleration data of the patient 10. The acceleration data acquisition control unit 305 collects acceleration data at each time from the start to the end of data collection. The acceleration data is accompanied by time information when the data was acquired. The time is specified based on the output of the clock unit 309.
加速度データ解析部３０６は、収集された加速度データに対して解析処理を行って、その解析結果を出力する。本例では、加速度データ解析部３０６は、収集された加速度データに基づいて、データ収集期間の各サンプリング時刻における患者１０の左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ａx，ａy，ａzをそれぞれ特定する。本例では、これらの加速度成分ａx，ａy，ａzは、重力加速度ｇの成分を除去して、患者１０の純粋な運動により生じた加速度成分として算出し特定することを想定する。ただし、より簡便に、重力加速度ｇの成分を含む形で特定してもよい。また、左右方向、前後方向及び上下方向は、それぞれ、水平左右方向、水平進行方向（患者１０の移動方向）及び鉛直方向を想定する。ただし、より簡便に、加速度センサモジュール２のセンサ本体を基準としたｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向としてもよい。 The acceleration data analysis unit 306 performs an analysis process on the collected acceleration data and outputs the analysis result. In this example, the acceleration data analysis unit 306 is based on the collected acceleration data, and the acceleration components a x , a y , a z of the patient 10 in the horizontal direction, the front-rear direction, and the vertical direction at each sampling time of the data collection period. Identify each. In this example, it is assumed that these acceleration components a x , a y , and a z are calculated and specified as acceleration components generated by pure motion of the patient 10 by removing the gravitational acceleration g component. However, it may be specified more simply in a form including the component of gravitational acceleration g. Further, the left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction are assumed to be a horizontal left-right direction, a horizontal traveling direction (movement direction of the patient 10), and a vertical direction, respectively. However, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction based on the sensor body of the acceleration sensor module 2 may be more simply used.
加速度データ解析部３０６は、特定された各方向の加速度成分について、その時間変化を表す加速度波形グラフのデータを生成してもよい。 The acceleration data analysis unit 306 may generate acceleration waveform graph data representing the temporal change of the specified acceleration component in each direction.
パラメータ算出部３０７は、図４に示すように、移動速度算出部７１、ステップ幅算出部７２、第一ばらつき算出部７３、第一比較値算出部７４、第二比較値算出部７５、第二ばらつき算出部７６及び第三ばらつき算出部７７を有する。詳細は後述する。 As shown in FIG. 4, the parameter calculation unit 307 includes a movement speed calculation unit 71, a step width calculation unit 72, a first variation calculation unit 73, a first comparison value calculation unit 74, a second comparison value calculation unit 75, a second comparison value calculation unit 75, A variation calculator 76 and a third variation calculator 77 are included. Details will be described later.
評価値算出部３０８は、患者１０の歩行運動の評価を行なう。評価値算出部は、パラメータ算出部３０７で算出されたパラメータ値に基づいて、後述の演算式を演算して、患者１０の歩行運動の評価値を算出する。評価値算出部３０８は、発明における評価部の実施の形態の一例である。 The evaluation value calculation unit 308 evaluates the walking motion of the patient 10. Based on the parameter value calculated by the parameter calculation unit 307, the evaluation value calculation unit calculates an arithmetic expression described later to calculate an evaluation value of the walking motion of the patient 10. Evaluation value calculation unit 308 is an example of an embodiment of an evaluation unit in the invention.
表示制御部３１０は、ディスプレイ部３０２の画面に、評価値算出部３０８によって算出された評価値を表示する。 The display control unit 310 displays the evaluation value calculated by the evaluation value calculation unit 308 on the screen of the display unit 302.
記憶部３１１は、入力された患者情報、収集された加速度データ、加速度データの解析結果、評価値などを記憶する。なお、これらの情報は、必要に応じて、歩行解析装置３にＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット（internet）を介して接続されたデータベース（database）４１や外付けの記憶媒体４２等に保存される。記憶媒体４２としては、例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカード（memory card）などが含まれる。 The storage unit 311 stores input patient information, collected acceleration data, analysis results of acceleration data, evaluation values, and the like. These pieces of information are stored in a database 41 connected to the gait analysis device 3 via a LAN (Local Area Network) or the Internet (Internet), an external storage medium 42, or the like as necessary. The Examples of the storage medium 42 include a DVD-ROM and a memory card.
これより、第一実施形態に係る歩行解析システム１における処理の流れについて説明する。 Hereafter, the flow of processing in the walking analysis system 1 according to the first embodiment will be described.
図５は、第一実施形態に係る歩行解析システム１における処理の流れを示すフロー（flow）図である。 FIG. 5 is a flow diagram showing a processing flow in the walking analysis system 1 according to the first embodiment.
ステップ（step）Ｓ０では、準備段階として、加速度センサモジュール２を患者１０の腰部に取り付ける。 In step S0, the acceleration sensor module 2 is attached to the waist of the patient 10 as a preparation stage.
ステップＳ１では、患者情報の入力を受け付ける。具体的には、操作者１１が、歩行解析装置３の操作部３０１を操作して、患者１０の患者情報を直接入力する。患者情報受付部３０３は、その直接入力された患者情報を記憶部３１１に記憶させる。患者情報には、例えば、患者のＩＤ番号、氏名、年齢、性別、生年月日などが含まれる。なお、後述する患者１０の加速度データ、この加速度データの解析結果、評価値などは、この患者情報と対応付けて記憶部３１１に記憶される。 In step S1, patient information input is accepted. Specifically, the operator 11 operates the operation unit 301 of the gait analyzer 3 and directly inputs patient information of the patient 10. The patient information receiving unit 303 stores the directly input patient information in the storage unit 311. The patient information includes, for example, the patient ID number, name, age, sex, date of birth, and the like. Note that acceleration data of the patient 10, which will be described later, an analysis result of the acceleration data, an evaluation value, and the like are stored in the storage unit 311 in association with the patient information.
ステップＳ２では、加速度データ取得制御部３０５は、受信部３０４及び記憶部３１１を制御して、患者１０の各時刻ｔiにおける加速度データを取得する。具体的に説明すると、まず、操作者１１は、歩行解析装置３の操作部３０１により、加速度データの取得開始操作を行う。加速度データ取得制御部３０５は、この操作に応答して、受信部３０４に加速度データの受信を開始させ、記憶部３１１にその受信された加速度データの記憶を開始させる。次に、患者１０に、自身の標準的な歩行速度で、所要の距離歩行してもらう。歩行距離は、例えば１０ｍである。この患者１０の歩行は、発明における右足と左足とを交互に踏み出して移動する運動の実施の形態の一例である。 In step S2, the acceleration data acquisition control unit 305 controls the reception unit 304 and the storage unit 311 to acquire acceleration data of the patient 10 at each time ti. Specifically, first, the operator 11 performs an acceleration data acquisition start operation using the operation unit 301 of the walking analysis device 3. In response to this operation, the acceleration data acquisition control unit 305 causes the reception unit 304 to start receiving acceleration data, and causes the storage unit 311 to start storing the received acceleration data. Next, the patient 10 is allowed to walk a required distance at his / her standard walking speed. The walking distance is 10 m, for example. This walking of the patient 10 is an example of an embodiment of an exercise in which the right foot and the left foot are alternately stepped and moved in the invention.
加速度センサモジュール２のサンプリング部２０２は、加速度センサ部２０１の出力に基づいて、患者１０の歩行中における左右方向、前後方向、上下方向それぞれの加速度成分Ａx，Ａy，Ａzをサンプリングして計測する。加速度センサモジュール２の送信部２０３は、計測された加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムで送信する。この間、受信部３０４は、送信部２０３から送信された加速度データを順次受信し、記憶部３１１は、その受信された加速度データを記憶する。患者１０の歩行が終了したら、操作者１１は、操作部３１により加速度データの取得終了操作を行う。加速度データ取得制御部３０５は、この操作に応答して、受信部３０４に加速度データの受信を終了させる。これにより、加速度データの取得開始操作が成されてから取得終了操作が成されるまでの期間が実質的に加速度データ取得期間となり、この期間の各サンプリング時刻における各方向の加速度データが取得される。 The sampling unit 202 of the acceleration sensor module 2 samples and measures acceleration components Ax, Ay, and Az in the left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction during walking of the patient 10 based on the output of the acceleration sensor unit 201. The transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2 transmits acceleration data representing the measured acceleration component almost in real time. During this time, the reception unit 304 sequentially receives the acceleration data transmitted from the transmission unit 203, and the storage unit 311 stores the received acceleration data. When the walking of the patient 10 is completed, the operator 11 performs an operation for ending acquisition of acceleration data using the operation unit 31. In response to this operation, the acceleration data acquisition control unit 305 causes the reception unit 304 to finish receiving the acceleration data. As a result, the period from when the acceleration data acquisition start operation is performed to when the acquisition end operation is performed is substantially the acceleration data acquisition period, and acceleration data in each direction at each sampling time in this period is acquired. .
患者１０の各サンプリング時刻における左右方向加速度成分ａx、前後方向加速度成分ａy、及び上下方向加速度成分ａzに基づいて、左右方向加速度波形Ｗx、前後方向加速度波形Ｗy、及び上下方向加速度波形Ｗzが生成されてもよい。この場合、加速度成分の各方向ごとに、加速度データの取得開始時点からの経過時間（時刻）と加速度成分とを２軸とした２次元座標系Ｋにおいて、各時刻ｔiでの加速度成分ａ(i)に対応するデータ点[ａ(i), ｔi]をそれぞれプロットすることにより加速度波形が生成される。加速度波形は、必要に応じて、平滑化処理やスムージング処理を行って滑らかな曲線にする。左右方向加速度波形Ｗx、前後方向加速度波形Ｗy、及び上下方向加速度波形Ｗzは、ディスプレイ部３０２に表示されてもよい。 Based on the lateral acceleration component ax, the longitudinal acceleration component ay, and the vertical acceleration component az at each sampling time of the patient 10, a lateral acceleration waveform Wx, a longitudinal acceleration waveform Wy, and a vertical acceleration waveform Wz are generated. May be. In this case, in each direction of the acceleration component, the acceleration component a (i at each time ti in the two-dimensional coordinate system K with the elapsed time (time) from the acceleration data acquisition start time and the acceleration component as two axes. ), The acceleration waveform is generated by plotting the data points [a (i), ti] corresponding to the respective points. The acceleration waveform is smoothed and smoothed as necessary to form a smooth curve. The lateral acceleration waveform Wx, the longitudinal acceleration waveform Wy, and the vertical acceleration waveform Wz may be displayed on the display unit 302.
図６に、サンプル加速度データに基づいて生成された左右方向加速度波形Ｗx、前後方向加速度波形Ｗy、及び上下方向加速度波形Ｗzの一例を示す。 FIG. 6 shows an example of the lateral acceleration waveform Wx, the longitudinal acceleration waveform Wy, and the vertical acceleration waveform Wz generated based on the sample acceleration data.
人の歩行運動では、通常、一方の足の踵着地、他方の足のつま先蹴り、他方の足の踵着地、一方の足のつま先蹴りという４つの動作がこの順番で繰り返し行われる。一方の足の踵着地から、他方の足のつま先蹴り、他方の足の踵着地、一方の足のつま先蹴りの動作を経て、再び一方の足の踵着地が行われるまでの動作を一ストライドというものとする。 In a human walking movement, normally, four operations are repeated in this order: landing on one foot, kicking the toe of the other foot, landing on the other foot, and kicking the toe of one foot. The movement from the landing of one foot to the toe kicking of the other foot, the landing of the other foot, the toe kicking of one foot, and then the landing of one foot again is called one stride. Shall.
上下方向加速度波形Ｗzにおいては、図６に示すように、歩行運動を構成する一方の足の踵着地と他方の足の踵着地に対応して、波高値が一定以上となる極大値すなわちピーク波形を取る。 In the vertical acceleration waveform Wz, as shown in FIG. 6, a maximum value, that is, a peak waveform, in which the peak value becomes a certain value or more corresponding to the foot landing of one foot and the foot landing of the other foot constituting the walking motion. I take the.
前後方向加速度波形Ｗzにおいては、図６に示すように、一方の足の踵着地から他方の足のつま先蹴りまでの前進動作と、他方の足の踵着地から一方の足のつま先蹴りまでの前進動作と対応して、波高が一定以上となる極大値すなわちピーク波形を取る。 In the longitudinal acceleration waveform Wz, as shown in FIG. 6, the forward movement from the landing position of one foot to the toe kick of the other foot and the forward movement from the landing position of the other foot to the toe kick of one foot. Corresponding to the operation, a maximum value, that is, a peak waveform, at which the wave height becomes a certain value or higher is taken.
次に、ステップＳ３では、評価値算出部３０７が、下記（式１）を演算して、患者１０の歩行運動の評価値Ｖを算出する。
Ｖ＝ｃ１×Ｘ＋ｃ２×Ｙ＋ｃ３×Ｚ ・・・（式１）
（式１）において、ｃ１、ｃ２、ｃ３は、任意の係数である。これらｃ１、ｃ２、ｃ３は、操作者１１が操作部３０１によって設定できるようになっていてもよい。これにより、操作者１１は、Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれのパラメータに重みを置くかを設定することができる。
Next, in step S <b> 3, the evaluation value calculation unit 307 calculates the following (Equation 1) to calculate the evaluation value V of the walking motion of the patient 10.
V = c1 * X + c2 * Y + c3 * Z (Formula 1)
In (Formula 1), c1, c2, and c3 are arbitrary coefficients. These c1, c2, and c3 may be set by the operator 11 through the operation unit 301. As a result, the operator 11 can set which of X, Y, and Z parameters to place weights on.
また、（式１）において、
Ｘ＝ｃ４×Ｘ１＋ｃ５×Ｘ２＋ｃ６×Ｘ３ ・・・（式２）
Ｙ＝ｃ７×Ｙ１＋ｃ８×Ｙ２ ・・・（式３）
Ｚ＝ｃ９×Ｚ１＋ｃ１０×Ｚ２ ・・・（式４）
である。
In (Formula 1),
X = c4 * X1 + c5 * X2 + c6 * X3 (Formula 2)
Y = c7 * Y1 + c8 * Y2 (Formula 3)
Z = c9 × Z1 + c10 × Z2 (Formula 4)
It is.
（式２）において、ｃ４、ｃ５、ｃ６は任意の係数であり、（式３）において、ｃ７、ｃ８は任意の係数である。また、（式４）において、ｃ９、ｃ１０は任意の係数である。 In (Expression 2), c4, c5, and c6 are arbitrary coefficients. In (Expression 3), c7 and c8 are arbitrary coefficients. In (Expression 4), c9 and c10 are arbitrary coefficients.
（式２）において、Ｘ１は患者１０の歩行速度である。移動速度算出部７１は、歩行開始から歩行停止までの１０ｍの距離の歩行にかかった時間ｔに基づいて、患者１０の歩行速度を算出する。例えば、時間ｔは、加速度データの取得開始操作が成されてから取得終了操作が成されるまでの期間である。時間ｔは、時計部３０９の出力によって特定される。 In (Expression 2), X1 is the walking speed of the patient 10. The moving speed calculation unit 71 calculates the walking speed of the patient 10 based on the time t required for walking at a distance of 10 m from the start of walking to the stop of walking. For example, the time t is a period from when the acceleration data acquisition start operation is performed to when the acquisition end operation is performed. The time t is specified by the output of the clock unit 309.
時間ｔは、操作者１１が加速度波形を見て歩行期間と考える期間を手動で指定することによって特定されてもよい。また、サンプリング時刻ごとに患者１０に生じた加速度の大きさを表す特徴量を求め、この特徴量が所定の閾値以上になった時点から当該閾値以下になった時点までが、時間ｔとして特定されてもよい。加速度の大きさを表す特徴量としては、例えば、重力加速度ｇの成分が除去された各方向の加速度成分ａx，ａy，ａzの平方二乗和が考えられる。 The time t may be specified by manually specifying a period that the operator 11 considers as a walking period by looking at the acceleration waveform. In addition, a feature amount indicating the magnitude of the acceleration generated in the patient 10 is obtained at each sampling time, and the time from when the feature amount becomes equal to or greater than a predetermined threshold to when the feature amount becomes equal to or less than the threshold is specified as time t. May be. As the feature amount representing the magnitude of acceleration, for example, the sum of squares of acceleration components ax, ay, and az in each direction from which the component of gravitational acceleration g is removed can be considered.
（式２）において、Ｘ２は患者１０のステップ幅である。ステップ幅算出部７２は、歩行開始から歩行停止までの１０ｍの距離を、歩行開始から歩行停止までの患者１０のステップ数で除することにより、ステップ幅を算出する。患者１０のステップ数は、例えば上下方向加速度波形Ｗｚにおいて所定の閾値以上である極大点の数により特定される。 In (Expression 2), X2 is the step width of the patient 10. The step width calculator 72 calculates the step width by dividing the distance of 10 m from the start of walking to the stop of walking by the number of steps of the patient 10 from the start of walking to the stop of walking. The number of steps of the patient 10 is specified by, for example, the number of local maximum points that are equal to or greater than a predetermined threshold in the vertical acceleration waveform Wz.
（式２）において、Ｘ３は歩行期間における患者１０の前後方向における加速度のばらつきである。具体的には、第一ばらつき算出部７３が、前後方向加速度波形Ｗｙにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値の標準偏差を、Ｘ３として算出する。前後方向加速度波形Ｗｙにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値は、発明における人の移動方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の実施の形態の一例である。 In (Expression 2), X3 is a variation in acceleration in the front-rear direction of the patient 10 during the walking period. Specifically, the first variation calculating unit 73 calculates the standard deviation of the maximum value of acceleration that is equal to or greater than a predetermined threshold in the longitudinal acceleration waveform Wy as X3. The maximum value of acceleration that is equal to or greater than a predetermined threshold in the longitudinal acceleration waveform Wy is an example of an embodiment of the maximum acceleration in each of a plurality of steps in the movement of the person among the accelerations in the movement direction of the person in the invention. .
ただし、歩行期間における患者１０の前後方向における加速度のばらつきは、前記標準偏差に限られるものではない。 However, the variation in acceleration in the front-rear direction of the patient 10 during the walking period is not limited to the standard deviation.
（式２）において、Ｘ１の項、Ｘ２の項、Ｘ３の項は、患者１０の歩行運動における推進力の評価に関する項である。（式２）において、Ｘ１の項、Ｘ２の項、Ｘ３の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、ｃ４、ｃ５、ｃ６のうち、少なくとも一つが零でなければよい。 In (Expression 2), the term of X1, the term of X2, and the term of X3 are terms relating to the evaluation of the propulsive force in the walking motion of the patient 10. In (Formula 2), at least any one of the term of X1, the term of X2, and the term of X3 should just exist. In other words, at least one of c4, c5, and c6 may not be zero.
次に、（式３）において、Ｙ１は、患者１０の一方の足の一ステップにかかる時間と患者１０の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値である。具体的には、第一比較値算出部７４が、患者１０の一方の足の一ステップにかかる時間と患者１０の他方の足の一ステップにかかる時間との比を、Ｙ１として算出する。より詳細には、先ず、第一比較値算出部７４は、例えば上下方向加速度波形Ｗｚの極大点に基づいて、患者１０の歩行期間における一方の足の一ステップにかかる時間の平均値Ｔａｖ１と、患者１０の歩行期間における他方の足の一ステップにかかる時間の平均値Ｔａｖ２とを算出する。そして、第一比較値算出部７４は、平均値Ｔａｖ１と平均値Ｔａｖ２との比をＹ１として算出する。 Next, in (Equation 3), Y1 is a value indicating a comparison result between the time taken for one step of one foot of the patient 10 and the time taken for one step of the other foot of the patient 10. Specifically, the first comparison value calculation unit 74 calculates the ratio of the time taken for one step of one foot of the patient 10 and the time taken for one step of the other foot of the patient 10 as Y1. More specifically, first, the first comparison value calculation unit 74, for example, based on the maximum point of the vertical acceleration waveform Wz, the average value Tav1 of the time taken for one step of one foot during the walking period of the patient 10, An average value Tav2 of the time taken for one step of the other leg during the walking period of the patient 10 is calculated. Then, the first comparison value calculation unit 74 calculates the ratio between the average value Tav1 and the average value Tav2 as Y1.
第一比較値算出部７４は、平均値Ｔａｖ１と平均値Ｔａｖ２との比の代わりに、平均値Ｔａｖ１と平均値Ｔａｖ２との差をＹ１として算出してもよい。 The first comparison value calculation unit 74 may calculate the difference between the average value Tav1 and the average value Tav2 as Y1 instead of the ratio between the average value Tav1 and the average value Tav2.
（式３）において、Ｙ２は、患者１０の一方の足の一ステップにおける速度と患者１０の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値である。具体的には、第二比較値算出部７５が、患者１０の一方の足の一ステップにおける最大速度と患者１０の他方の足の一ステップにおける最大速度との比をＹ２として算出する。より詳細には、先ず、第二比較値算出部７５は、例えば前後方向加速度波形Ｗｙを積分して前後方向速度波形（図示省略）を生成する。次に、第二比較値算出部７５は、前後方向速度波形において、患者１０の歩行期間における一方の足の一ステップにおける最大速度の平均値Ｖａｖ１と、患者１０の歩行期間における他方の足の一ステップにおける最大速度の平均値Ｖａｖ２とを算出する。次に、第二比較値算出部７５は、平均値Ｖａｖ１と平均値Ｖａｖ２との比をＹ２として算出する。 In (Expression 3), Y2 is a value indicating a comparison result between the speed of one step of the patient 10 and the speed of the other step of the patient 10. Specifically, the second comparison value calculation unit 75 calculates the ratio between the maximum speed in one step of one foot of the patient 10 and the maximum speed in one step of the other foot of the patient 10 as Y2. More specifically, first, the second comparison value calculation unit 75 generates, for example, a longitudinal velocity waveform (not shown) by integrating the longitudinal acceleration waveform Wy. Next, the second comparison value calculation unit 75 calculates the maximum velocity average value Vav1 in one step of one foot during the walking period of the patient 10 and one of the other foot during the walking period of the patient 10 in the longitudinal velocity waveform. An average value Vav2 of the maximum speed in the step is calculated. Next, the second comparison value calculation unit 75 calculates the ratio between the average value Vav1 and the average value Vav2 as Y2.
第二比較値算出部７５は、平均値Ｖａｖ１と平均値Ｖａｖ２との比の代わりに、平均値Ｖａｖ１と平均値Ｖａｖ２との差をＹ２として算出してもよい。 The second comparison value calculation unit 75 may calculate the difference between the average value Vav1 and the average value Vav2 as Y2 instead of the ratio between the average value Vav1 and the average value Vav2.
（式３）において、Ｙ１の項、Ｙ２の項は、患者１０の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価、言い換えれば患者１０の歩行運動における一方の足と他方の足とを同じように踏み出せているか否かの評価に関する項である。（式３）において、Ｙ１の項、Ｙ２の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、ｃ７及びｃ８のうち、少なくとも一つが零でなければよい。 In (Expression 3), the terms Y1 and Y2 are used to evaluate the balance between the step of one foot and the step of the other foot in the walking motion of the patient 10, in other words, one foot and the other in the walking motion of the patient 10. This is a term related to the evaluation of whether or not the foot can be stepped in the same way. In (Formula 3), at least one of Y1 and Y2 may be present. In other words, at least one of c7 and c8 may not be zero.
次に、（式４）において、Ｚ１は、歩行期間における患者１０の一方の足の一ステップにかかる時間と患者１０の他方の足の一ステップにかかる時間（患者１０の一ステップにかかる時間と次の一ステップに係る時間）とを合わせた合算時間のばらつきである。具体的には、第二ばらつき算出部７６が、例えば上下方向加速度波形Ｗｚの極大点に基づいて一ステップを特定し、一方の足の一ステップにかかる時間と他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間Ｔａｄｄの患者１０の歩行期間における標準偏差Ｓを算出する。また、第二ばらつき算出部７６は、患者１０の歩行期間における合算時間Ｔａｄｄの平均値Ｔａｄａを算出する。そして、第二ばらつき算出部７６は、標準偏差Ｓを平均値Ｔａｄａで除する（Ｓ／Ｔａｄａ）ことにより、Ｚ１として変動係数を得る。 Next, in (Expression 4), Z1 is the time taken for one step of one foot of the patient 10 during the walking period and the time taken for one step of the other foot of the patient 10 (the time taken for one step of the patient 10). It is the variation of the total time that combines the time for the next step). Specifically, the second variation calculation unit 76 specifies one step based on the local maximum point of the vertical acceleration waveform Wz, for example, and the time required for one step of one foot and the time required for one step of the other foot And the standard deviation S in the walking period of the patient 10 of the total time Tadd is calculated. In addition, the second variation calculation unit 76 calculates an average value Tada of the total time Tadd during the walking period of the patient 10. Then, the second variation calculation unit 76 obtains a variation coefficient as Z1 by dividing the standard deviation S by the average value Tada (S / Tada).
ただし、歩行期間における患者１０の一方の足の一ステップにかかる時間と患者１０の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつきは、前記変動係数に限られるものではない。 However, the variation in the total time of the time required for one step of one foot of the patient 10 and the time required for one step of the other foot of the patient 10 during the walking period is not limited to the variation coefficient.
（式４）において、Ｚ２は、歩行期間における患者１０の鉛直方向の加速度のばらつきである。具体的には、第三ばらつき算出部７７が、上下方向加速度波形Ｗzにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値の標準偏差を、Ｚ２として算出する。上下方向加速度波形Ｗzにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値は、発明において、加速度センサによって検出された鉛直方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の実施の形態の一例である。 In (Expression 4), Z2 is the variation in the vertical acceleration of the patient 10 during the walking period. Specifically, the third variation calculating unit 77 calculates the standard deviation of the maximum value of acceleration that is equal to or greater than a predetermined threshold in the vertical acceleration waveform Wz as Z2. In the invention, the maximum value of acceleration that is equal to or greater than a predetermined threshold in the vertical acceleration waveform Wz is the maximum acceleration in each of the plurality of steps in the movement of the person among the accelerations in the vertical direction detected by the acceleration sensor. It is an example of a form.
ただし、歩行期間における患者１０の鉛直方向の加速度のばらつきは、前記標準偏差に限られるものではない。 However, the variation in the vertical acceleration of the patient 10 during the walking period is not limited to the standard deviation.
（式４）において、Ｚ１の項、Ｚ２の項は、患者１０の歩行運動において、一方の足のステップと他方の足のステップ（一ステップと次の一ステップ）とからなる一ストライドのリズム、言い換えれば一ストライドの安定性の評価に関する項である。（式４）において、Ｚ１の項、Ｚ２の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、ｃ９及びｃ１０のうち、少なくとも一つが零でなければよい。 In (Expression 4), the term of Z1 and the term of Z2 are the rhythm of one stride consisting of the step of one foot and the step of the other foot (one step and the next one step) in the walking motion of the patient 10, In other words, the term relates to the evaluation of the stability of one stride. In (Formula 4), at least one of Z1 and Z2 may be present. In other words, at least one of c9 and c10 may not be zero.
ｃ４〜ｃ１０についても、操作者１１が操作部３０１によって設定できるようになっていてもよい。これにより、操作者１１は、（式２）〜（式４）における各項のいずれに重みを置くかを設定することができる。 Also for c4 to c10, the operator 11 may be set by the operation unit 301. Thereby, the operator 11 can set which of the terms in (Expression 2) to (Expression 4) is to be weighted.
評価値Ｖは、０以上１００以下の範囲であるものとする。従って、０≦Ｖ≦１００となるように、（式１）〜（式４）が設定される。 The evaluation value V is in the range of 0 to 100. Therefore, (Expression 1) to (Expression 4) are set so that 0 ≦ V ≦ 100.
ステップＳ４では、表示制御部３１０が、図７に示すように、評価値Ｖを含む数字Ｎをディスプレイ部３０２に表示する。数字Ｎは、評価値Ｖの数字（本例では、Ｖ＝８５）と満点の数字「１００」とを含む。これにより、操作者１１は、１００点満点中、評価値Ｖが何点であるかを知ることができる。 In step S4, the display control unit 310 displays the number N including the evaluation value V on the display unit 302 as shown in FIG. The number N includes the number of the evaluation value V (V = 85 in this example) and the perfect number “100”. Thereby, the operator 11 can know how many points the evaluation value V is out of 100 points.
本例によれば、（式１）が演算されて評価値Ｖが算出されることにより、患者１０の歩行運動の客観的な評価をより適切に行なうことができる。 According to this example, by calculating (Equation 1) and calculating the evaluation value V, objective evaluation of the walking motion of the patient 10 can be performed more appropriately.
次に、第一実施形態の変形例について説明する。図８に示すように、歩行解析装置３は、上述した構成のほか、運動年齢特定部３１２を有している。運動年齢特定部３１２は、評価値Ｖが算出されると、算出された評価値Ｖに対応する患者１０の歩行年齢を特定する。運動年齢特定部３１２は、発明における運動年齢特定部の実施の形態の一例である。 Next, a modification of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the walking analysis device 3 includes an exercise age specifying unit 312 in addition to the above-described configuration. When the evaluation value V is calculated, the exercise age specifying unit 312 specifies the walking age of the patient 10 corresponding to the calculated evaluation value V. The exercise age specifying unit 312 is an example of an embodiment of the exercise age specifying unit in the invention.
運動年齢特定部３１２は、例えば図９に示すように、評価値Ｖと人の運動年齢との対応関係を示す関数Ｆに基づいて、評価値算出部３０８によって算出された評価値Ｖに対応する歩行年齢を特定する。関数Ｆは、本例では、評価値Ｖが零である場合には歩行年齢が９０歳であり、評価値Ｖが１００である場合には歩行年齢が２０歳である一次関数である。ただし、関数Ｆは一次関数である場合に限られるものではない。関数Ｆは、評価値が高くなるほど歩行年齢が低くなる関数であればよい。 For example, as illustrated in FIG. 9, the exercise age specifying unit 312 corresponds to the evaluation value V calculated by the evaluation value calculation unit 308 based on a function F indicating a correspondence relationship between the evaluation value V and the person's exercise age. Identify walking age. In this example, the function F is a linear function in which the walking age is 90 years old when the evaluation value V is zero, and the walking age is 20 years old when the evaluation value V is 100. However, the function F is not limited to a linear function. The function F may be a function that reduces the walking age as the evaluation value increases.
関数Ｆは、年齢ごとに存在していてもよい。この場合、例えば４０歳代、５０歳代など、ある範囲の年齢ごとに関数Ｆが存在していてもよい。この場合、評価値Ｖに基づいて、患者１０の年齢に応じた歩行年齢が特定されるので、より適切な歩行運動の評価を行なうことができる。 The function F may exist for each age. In this case, for example, the function F may exist for each age in a certain range such as 40s and 50s. In this case, since the walking age according to the age of the patient 10 is specified based on the evaluation value V, more appropriate walking motion can be evaluated.
運動年齢特定部３１２によって特定された歩行年齢Ａｇは、図１０に示すように、表示制御部３１０によってディスプレイ３０２に表示される。図１０では、歩行年齢Ａｇは評価値Ｖとともに表示されている。 The walking age Ag specified by the exercise age specifying unit 312 is displayed on the display 302 by the display control unit 310 as shown in FIG. In FIG. 10, the walking age Ag is displayed together with the evaluation value V.
（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。図１１は、第二実施形態に係る評価値算出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。なお、第二実施形態の加速度センサモジュール２及び歩行解析装置３のハードウェアの構成及びパラメータ算出部３０７の機能的な構成は、第一実施形態と同一であり、図３を援用して説明を省略する。以下、第一実施形態と異なる事項について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of the evaluation value calculation unit according to the second embodiment. The hardware configuration of the acceleration sensor module 2 and the gait analyzer 3 of the second embodiment and the functional configuration of the parameter calculation unit 307 are the same as those of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. Omitted. Hereinafter, matters different from the first embodiment will be described.
本例では、評価値算出部３０８は、第一評価値算出部８１、第二評価値算出部８２及び第三評価値算出部８３を有している。 In this example, the evaluation value calculation unit 308 includes a first evaluation value calculation unit 81, a second evaluation value calculation unit 82, and a third evaluation value calculation unit 83.
第二実施形態に係る歩行解析システム１における処理の流れについて、図１２のフロー図に基づいて説明する。 The flow of processing in the gait analysis system 1 according to the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
ステップＳ１０〜Ｓ１２については、第一実施形態のＳ０〜Ｓ２と同一であり、説明を省略する。ステップＳ１３では、第一評価値算出部８１が、第一実施形態で説明した（式２）を演算して、Ｘを算出する。本例では、Ｘは第一評価値である。本例では、第一評価値Ｘが、０≦Ｘ≦１０の範囲となるように、（式２）が設定される。 Steps S10 to S12 are the same as S0 to S2 of the first embodiment, and a description thereof is omitted. In step S13, the first evaluation value calculation unit 81 calculates (Expression 2) described in the first embodiment to calculate X. In this example, X is a first evaluation value. In this example, (Expression 2) is set so that the first evaluation value X is in a range of 0 ≦ X ≦ 10.
上述のように、（式２）において、Ｘ１の項、Ｘ２の項、Ｘ３の項は、患者１０の歩行運動における推進力の評価に関する項であるので、第一評価値Ｘは、患者１０の歩行運動における推進力の評価に関する値である。第一評価値算出部８１は、発明における第一評価部の実施の形態の一例である。 As described above, in (Expression 2), the terms X1, X2, and X3 are terms relating to the evaluation of the propulsive force in the walking motion of the patient 10, and therefore the first evaluation value X is It is a value related to the evaluation of propulsive force in walking motion. The first evaluation value calculation unit 81 is an example of an embodiment of the first evaluation unit in the invention.
また、ステップＳ１３では、第二評価値算出部８２が、第一実施形態で説明した（式３）を演算して、Ｙを算出する。本例では、Ｙは第二評価値である。本例では、第二評価値Ｙが、０≦Ｙ≦１０の範囲となるように、（式３）が設定される。 In step S13, the second evaluation value calculation unit 82 calculates (Equation 3) described in the first embodiment and calculates Y. In this example, Y is the second evaluation value. In this example, (Expression 3) is set so that the second evaluation value Y is in the range of 0 ≦ Y ≦ 10.
上述のように、（式３）において、Ｙ１の項、Ｙ２の項は、患者１０の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価に関する項であるので、第二評価値Ｙは、患者１０の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価に関する値である。第二評価値算出部８２は、発明における第二評価部の実施の形態の一例である。 As described above, in (Equation 3), the terms Y1 and Y2 are terms relating to the evaluation of the balance between the step of one foot and the step of the other foot in the walking motion of the patient 10, and thus the second evaluation. The value Y is a value related to the evaluation of the balance between the step of one foot and the step of the other foot in the walking motion of the patient 10. The second evaluation value calculation unit 82 is an example of an embodiment of a second evaluation unit in the invention.
また、ステップＳ１３では、第三評価値算出部８３が、第一実施形態で説明した（式４）を演算して、Ｚを算出する。本例では、Ｚは第三評価値である。本例では、第三評価値Ｚが、０≦Ｚ≦１０の範囲となるように、（式４）が設定される。 In step S13, the third evaluation value calculation unit 83 calculates (Expression 4) described in the first embodiment to calculate Z. In this example, Z is a third evaluation value. In this example, (Expression 4) is set so that the third evaluation value Z is in the range of 0 ≦ Z ≦ 10.
上述のように、（式４）において、Ｚ１の項、Ｚ２の項は、患者１０の歩行運動において、一方の足のステップと他方の足のステップとからなる一ストライドのリズムの評価に関する項であるので、第三評価値Ｚは、患者１０の歩行運動において、一ストライドのリズムの評価に関する値である。第三評価値算出部８３は、発明における第三評価部の実施の形態の一例である。 As described above, in (Equation 4), the terms Z1 and Z2 are terms relating to the evaluation of the rhythm of one stride consisting of the step of one foot and the step of the other foot in the walking motion of the patient 10. Therefore, the third evaluation value Z is a value related to the evaluation of the rhythm of one stride in the walking motion of the patient 10. Third evaluation value calculation unit 83 is an example of an embodiment of a third evaluation unit in the invention.
ステップＳ１４では、表示制御部３１０が、図１３に示すように、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚをディスプレイ部３０２に表示する。第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚは、１０点満点中何点であるかが分かるように表示される。また、表示制御部３１０は、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚを示すレーダーチャートＬｃをディスプレイ部３０２に表示する。ディスプレイ部３０２に表示された第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚ及びレーダーチャートＬｃは、発明における表示部に表示された第一評価部、第二評価部及び第三評価部の各々の評価結果の実施の形態の一例である。 In step S14, the display control unit 310 displays the first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z on the display unit 302 as shown in FIG. The first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z are displayed so that the number of points out of a maximum of 10 points can be understood. In addition, the display control unit 310 displays a radar chart Lc indicating the first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z on the display unit 302. The first evaluation value X, the second evaluation value Y, the third evaluation value Z, and the radar chart Lc displayed on the display unit 302 are the first evaluation unit, the second evaluation unit, and the third evaluation unit displayed on the display unit in the invention. It is an example of embodiment of each evaluation result of an evaluation part.
本例によれば、操作者１１は、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚの各々を知ることができるので、患者１０の歩行運動における要素である推進力、バランス及びリズムの各々についての客観的な評価を知ることができる。これにより、操作者１１は、患者１０の歩行運動において、どの要素に障害があるかを容易に把握することができる。 According to this example, since the operator 11 can know each of the first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z, the propulsive force and balance that are elements in the walking motion of the patient 10 And objective evaluation of each of the rhythms. Thereby, the operator 11 can easily grasp which element has a failure in the walking motion of the patient 10.
次に、第二実施形態の変形例について説明する。本例では、図１４に示すように、評価値算出部３０８は、上述の構成のほか、第四評価値算出部８４を有している。第四評価値算出部８４は、発明における第四評価部の実施の形態の一例である。 Next, a modification of the second embodiment will be described. In this example, as illustrated in FIG. 14, the evaluation value calculation unit 308 includes a fourth evaluation value calculation unit 84 in addition to the above-described configuration. Fourth evaluation value calculation unit 84 is an example of an embodiment of a fourth evaluation unit in the invention.
この変形例では、図１５のフロー図のステップＳ１３′において、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚが算出されるほか、第四評価値算出部８４が、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚを用いて、第一実施形態で説明した（式１）の演算を行ない、評価値Ｖを算出する。この評価値Ｖは、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ及び第三評価値Ｚの全てが考慮された総合評価値であり、発明における第四評価値の実施の形態の一例である。第一実施形態と同様に、０≦Ｖ≦１００である。 In this modified example, the first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z are calculated in step S13 ′ in the flowchart of FIG. Using the evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z, the calculation of (Equation 1) described in the first embodiment is performed to calculate the evaluation value V. This evaluation value V is a comprehensive evaluation value in which all of the first evaluation value X, the second evaluation value Y, and the third evaluation value Z are considered, and is an example of an embodiment of the fourth evaluation value in the invention. As in the first embodiment, 0 ≦ V ≦ 100.
ステップＳ１４′では、表示制御部３１０が、図１６に示すように、第一評価値Ｘ、第二評価値Ｙ、第三評価値Ｚ及びレーダーチャートＬｃと、評価値Ｖを含む数字Ｎとをディスプレイ部３０２に表示する。 In step S14 ′, the display control unit 310 obtains the first evaluation value X, the second evaluation value Y, the third evaluation value Z, the radar chart Lc, and the number N including the evaluation value V, as shown in FIG. It is displayed on the display unit 302.
なお、発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、上記実施形態において、評価値Ｖを算出するための（式１）は一例であり、これに限定されるものではない。評価値Ｖは、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３の少なくとも一つと、Ｙ１及びＹ２の少なくとも一つと、Ｚ１及びＺ２の少なくとも一つとを含む演算式によって算出されればよい。 For example, in the above embodiment, (Equation 1) for calculating the evaluation value V is an example, and the present invention is not limited to this. The evaluation value V may be calculated by an arithmetic expression including at least one of X1, X2, and X3, at least one of Y1 and Y2, and at least one of Z1 and Z2.
また例えば、上記実施形態は、上述したように人に取り付けられた加速度センサから得られた加速度データを解析する移動運動解析装置であるが、コンピュータをこのような装置として機能させるためのプログラムもまた発明の実施形態の一つである。 Further, for example, the above embodiment is a mobile motion analysis device that analyzes acceleration data obtained from an acceleration sensor attached to a person as described above, but a program for causing a computer to function as such a device is also used. It is one of the embodiments of the invention.
また、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動の一例として、上記実施形態では、歩行運動を挙げたが、本発明においては、これに限られるものではない。例えば、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動には、走る運動も含まれる。 Further, as an example of the movement in which one foot and the other foot are alternately stepped and moved, the walking motion is exemplified in the above embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, the exercise of moving by stepping one foot and the other foot alternately includes a running exercise.
１ 歩行解析システム
２ 加速度センサモジュール
３ 歩行解析装置
１０ 患者
１１ 操作者
２１ プロセッサ
２２ 加速度センサ
３１ プロセッサ
３２ ディスプレイ
３０２ ディスプレイ部
３０８ 評価値算出部
８１ 第一評価値算出部
８２ 第二評価値算出部
８３ 第三評価値算出部
８４ 第四評価値算出部
３０９ 表示制御部
３１２ 運動年齢特定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Walking analysis system 2 Acceleration sensor module 3 Walking analysis apparatus 10 Patient 11 Operator 21 Processor 22 Acceleration sensor 31 Processor 32 Display 302 Display part 308 Evaluation value calculation part 81 First evaluation value calculation part 82 Second evaluation value calculation part 83 Third evaluation value calculation unit 84 Fourth evaluation value calculation unit 309 Display control unit 312 Exercise age identification unit
Claims (13)
該評価部の評価結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする移動運動解析装置。 At least one of a movement speed of a person performing an exercise of moving one foot and the other foot alternately, a step width in the movement of the person, and a variation in acceleration in the movement direction of the person, A value indicating a comparison result between the time taken for one step of one foot and the time taken for one step of the other foot of the person, the speed in one step of the one foot of the person, and one of the other foot of the person Variation in the total time of at least one of the values indicating the comparison result with the speed in the step, the time taken for one step of the one person's foot and the time taken for one step of the other person's foot, and An evaluation unit that evaluates the movement of the person based on at least one of vertical acceleration variations in the person;
A display unit for displaying the evaluation result of the evaluation unit;
A moving motion analysis apparatus comprising:
前記表示部には、前記運動年齢特定部によって特定された運動年齢が表示される
ことを特徴とする請求項１に記載の移動運動解析装置。 Based on the correspondence between the evaluation result of the person's exercise and the exercise age of the person, the exercise age specifying unit for specifying the exercise age of the person corresponding to the evaluation result of the evaluation unit,
The mobile exercise analysis apparatus according to claim 1, wherein the exercise age specified by the exercise age specifying unit is displayed on the display unit.
前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なう第二評価部と、
前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なう第三評価部と、
前記第一評価部、前記第二評価部及び前記第三評価部の各々の評価結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする移動運動解析装置。 Based on at least one of a movement speed of a person who steps by alternately stepping on one foot and the other foot, a step width in the movement of the person, and a variation in acceleration in the movement direction of the person, A first evaluation unit for evaluating the propulsive force in movement;
A value indicating a comparison result between the time taken for one step of the person's one foot and the time taken for one step of the other person's foot, and the speed of the person's one foot and the other of the person A second evaluation unit that evaluates a balance between the step of one foot of the person and the step of the other foot based on at least one of the values indicating the comparison result with the speed in one step of the foot;
Based on at least one of a variation in the combined time of a time required for one step of the person's foot and a time required for the step of the other foot of the person and a variation in acceleration in the vertical direction of the person A third evaluation unit for evaluating the movement rhythm of the person,
A display unit for displaying each evaluation result of the first evaluation unit, the second evaluation unit, and the third evaluation unit;
A moving motion analysis apparatus comprising:
前記表示部には、第四評価部の評価結果が表示される
ことを特徴とする請求項３に記載の移動運動解析装置。 Based on the evaluation result of the first evaluation unit, the evaluation result of the second evaluation unit, and the evaluation result of the third evaluation unit, a fourth evaluation unit that evaluates the movement of the person is provided.
The mobile motion analysis apparatus according to claim 3, wherein an evaluation result of a fourth evaluation unit is displayed on the display unit.
該評価部の評価結果を表示するステップと、
を含むことを特徴とする移動運動解析方法。 At least one of a movement speed of a person performing an exercise of moving one foot and the other foot alternately, a step width in the movement of the person, and a variation in acceleration in the movement direction of the person, A value indicating a comparison result between the time taken for one step of one foot and the time taken for one step of the other foot of the person, the speed in one step of the one foot of the person, and one of the other foot of the person Variation in the total time of at least one of the values indicating the comparison result with the speed in the step, the time taken for one step of the one person's foot and the time taken for one step of the other person's foot, and Evaluating the movement of the person based on at least one of vertical acceleration variations in the person;
Displaying the evaluation result of the evaluation unit;
A moving motion analysis method comprising:
前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なうステップと、
前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なうステップと、
前記人の移動における推進力に関する評価、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価及び前記人の移動のリズムに関する評価の各々の評価結果を表示するステップと、
を含むことを特徴とする移動運動解析方法。 Based on at least one of a movement speed of a person who steps by alternately stepping on one foot and the other foot, a step width in the movement of the person, and a variation in acceleration in the movement direction of the person, A step of assessing the propulsive power of movement;
A value indicating a comparison result between the time taken for one step of the person's one foot and the time taken for one step of the other person's foot, and the speed of the person's one foot and the other of the person Performing an evaluation on the balance between the step of one foot of the person and the step of the other foot based on at least one of the values indicating the comparison result with the speed in one step of the foot;
Based on at least one of a variation in the combined time of a time required for one step of the person's foot and a time required for the step of the other foot of the person and a variation in acceleration in the vertical direction of the person And evaluating the movement rhythm of the person,
Displaying each evaluation result of the evaluation relating to the driving force in the movement of the person, the evaluation relating to the balance between the step of one leg of the person and the step of the other leg, and the evaluation relating to the rhythm of the movement of the person;
A moving motion analysis method comprising:
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