JP2021119935A - Walking analysis method and walking analysis device - Google Patents

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Abstract

To provide a walking analysis method which can evaluate the walking state in more detail.SOLUTION: A walking analysis method for analyzing the walking state on the basis of measurement information about the pressure applied to the sole measured in walking comprises: a division step S13 of dividing a one-step section A from the landing on the ground to the separation from the ground of the foot in walking into a plurality of small sections Ah, Am, At; a coordinate calculation step S16 of calculating the two-dimensional coordinates of the foot pressure center of the sole for each constant time in the one-step section A; and a deflection value calculation step S18 of calculating deflection values Sh, Sm, St in a small section unit.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、歩行分析方法及び歩行分析装置に関する。 The present invention relates to a gait analysis method and a gait analyzer.

従来、ヒトの歩行時に足裏にかかる圧力を測定し、得られた測定情報から、歩行状態に関連する特徴量を取得すること、及び取得した特徴量に基づいて歩行状態を評価することが行われている。 Conventionally, the pressure applied to the sole of a foot during human walking is measured, and the feature amount related to the walking state is acquired from the obtained measurement information, and the walking state is evaluated based on the acquired feature amount. It has been.

例えば、特許文献1に開示される歩行分析方法では、歩行時に測定された足裏にかかる圧力に基づいて、足底圧パラメータ、足圧中心パラメータ、及び時間パラメータを取得している。そして、片足が着地してから離地するまでの足圧中心軌跡の屈曲角であるCOP屈曲角を、上記の各パラメータから算出している。 For example, in the gait analysis method disclosed in Patent Document 1, the sole pressure parameter, the foot pressure center parameter, and the time parameter are acquired based on the pressure applied to the sole of the foot measured during walking. Then, the COP flexion angle, which is the flexion angle of the foot pressure center locus from the landing of one foot to the takeoff, is calculated from each of the above parameters.

国際公開第2018/164157号International Publication No. 2018/164157

対象者の歩行状態のより詳細な評価を行う上で、特許文献1に開示される特徴量及び特徴量の算出方法には改善の余地があった。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩行状態をより詳細に評価することのできる歩行分析方法及び歩行分析装置を提供することにある。
There was room for improvement in the feature amount and the calculation method of the feature amount disclosed in Patent Document 1 in order to evaluate the walking state of the subject in more detail.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gait analysis method and a gait analyzer capable of evaluating a gait state in more detail.

上記課題を解決する歩行分析方法は、歩行時に測定された足裏にかかる圧力に関する測定情報に基づいて歩行状態を分析する歩行分析方法であって、前記測定情報は、片足の足裏にかかる部位毎の圧力を経時的に測定した測定値を含み、歩行時の足の着地から離地までの一歩区間を複数の小区間に分割する分割ステップと、前記小区間における一定時間毎の足裏の足圧中心の二次元座標を算出する座標算出ステップと、同じ前記小区間内において、一定の時間間隔で連続する3つの前記二次元座標を順に座標P、座標Pn+1、座標Pn+2としたとき、座標Pから座標Pn+1への変化量を示すベクトルと座標Pn+1から座標Pn+2への変化量を示すベクトルとがなす振れ角の総和である振れ値を算出する振れ値算出ステップとを備える。 The gait analysis method that solves the above problems is a gait analysis method that analyzes the walking state based on the measurement information on the pressure applied to the sole of the foot measured during walking, and the measurement information is the portion applied to the sole of one foot. Including the measured values of the pressure measured over time, the division step that divides the step section from the landing of the foot to the takeoff during walking into a plurality of subsections, and the sole of the foot at regular intervals in the subsection. In the coordinate calculation step for calculating the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure, and within the same subsection, the three consecutive two-dimensional coordinates at regular time intervals are set to coordinates P n , coordinates P n + 1 , and coordinates P n + 2 in order. when a deflection value calculation step of calculating a sum which is deflection value of the vector and deflection formed by angle indicating the amount of change from the vector and the coordinate P n + 1 indicating the amount of change from the coordinate P n to the coordinate P n + 1 to the coordinate P n + 2 To be equipped.

上記構成によれば、歩行時の足の着地から離地までの一歩区間を複数の小区間に分割し、小区間単位の振れ値を算出している。上記振れ値は、足圧中心がどの程度、振れているかを定量化した値であり、振れ値を確認することによって、重心移動の滑らかさを定量的に判断することができる。特に、一歩区間全体の振れ値ではなく、一歩区間を分割した小区間単位で細分化した振れ値としたことにより、足圧中心がどのタイミングで振れているか等のより詳細な分析も可能になる。したがって、上記構成により得られる小区間単位の振れ値を用いて、被験者の歩行状態を分析することにより、被験者の歩行状態をより詳細に評価することができる。 According to the above configuration, the step section from the landing of the foot to the takeoff during walking is divided into a plurality of subsections, and the runout value of each subsection is calculated. The above-mentioned runout value is a value that quantifies how much the center of foot pressure swings, and by checking the runout value, the smoothness of the movement of the center of gravity can be quantitatively determined. In particular, by using the runout value subdivided into small section units that divide the step section instead of the runout value of the entire step section, more detailed analysis such as when the center of foot pressure swings becomes possible. .. Therefore, the walking state of the subject can be evaluated in more detail by analyzing the walking state of the subject using the runout value in units of small sections obtained by the above configuration.

複数の前記小区間は、踵側に圧力がかかる踵区間と、つま先側に圧力がかかるつま先区間と、前記一歩区間における前記踵区間及び前記つま先区間を除いた中間区間であることが好ましい。 The plurality of small sections are preferably a heel section in which pressure is applied to the heel side, a toe section in which pressure is applied to the toe side, and an intermediate section excluding the heel section and the toe section in the one-step section.

上記構成によれば、踵側に圧力がかかる踵区間、及びつま先側に圧力がかかるつま先区間をより正確に設定することができ、細分化された特徴量としての振れ値の精度が向上する。 According to the above configuration, the heel section where the pressure is applied to the heel side and the toe section where the pressure is applied to the toe side can be set more accurately, and the accuracy of the runout value as the subdivided feature amount is improved.

前記測定情報は、足裏において、前後方向に離間する第1位置及び第2位置、並びに前記第1位置及び前記第2位置を結ぶ線を跨いで左右方向に離間する第3位置及び第4位置の部位毎の圧力を経時的に検出した検出値を含むことが好ましい。 The measurement information is the first position and the second position separated in the front-rear direction, and the third position and the fourth position separated in the left-right direction across the line connecting the first position and the second position on the sole of the foot. It is preferable to include a detection value obtained by detecting the pressure of each part over time.

上記構成によれば、足圧中心の二次元座標をより正確に取得でき、足圧中心の二次元座標から取得される振れ値の精度が向上する。
前記振れ値、前記小区間における最大圧力値、及び前記小区間の区間時間を特徴量として、前記特徴量が得られている対象群を、前記特徴量に基づいて複数の部分集合にクラスタリングする分類ステップを備えることが好ましい。
According to the above configuration, the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure can be acquired more accurately, and the accuracy of the runout value acquired from the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure is improved.
A classification in which a target group for which the feature amount is obtained is clustered into a plurality of subsets based on the feature amount, using the runout value, the maximum pressure value in the small section, and the section time of the small section as feature amounts. It is preferable to have a step.

上記構成によれば、分類された各部分集合を確認することにより、対象群において特徴のあるデータ、即ち、特徴のある歩行状態の被験者を容易に確認することができる。
上記課題を解決する歩行分析装置は、歩行時に測定された足裏にかかる圧力に関する測定情報に基づいて歩行状態を分析する歩行分析装置であって、前記測定情報から歩行状態に関連する特徴量を取得する情報処理部を備え、前記測定情報は、片足の足裏にかかる部位毎の圧力を経時的に測定した測定値を含み、前記情報処理部は、歩行時の足の着地から離地までの一歩区間を複数の小区間に分割する分割部と、前記小区間における一定時間毎の足裏の足圧中心の二次元座標を算出する座標算出部と、同じ前記小区間内において、一定の時間間隔で連続する3つの前記二次元座標を順に座標P、座標Pn+1、座標Pn+2としたとき、座標Pから座標Pn+1への変化量を示すベクトルと座標Pn+1から座標Pn+2への変化量を示すベクトルとがなす振れ角の総和である振れ値を算出する振れ値算出部とを備える。
According to the above configuration, by confirming each classified subset, characteristic data in the target group, that is, a subject in a characteristic walking state can be easily confirmed.
The gait analyzer that solves the above problems is a gait analyzer that analyzes the gait state based on the measurement information on the pressure applied to the sole of the foot measured during walking, and obtains the feature amount related to the gait state from the measurement information. The information processing unit is provided with an information processing unit to be acquired, and the measurement information includes a measured value obtained by measuring the pressure of each part applied to the sole of one foot over time. In the same subsection, a division part that divides the one-step section of the above into a plurality of subsections and a coordinate calculation part that calculates the two-dimensional coordinates of the foot pressure center of the sole of the foot at regular intervals in the subsection are constant. turn coordinate P n three of the two-dimensional coordinates of consecutive time intervals, the coordinate P n + 1, when the coordinates P n + 2, coordinates from the vector and the coordinate P n + 1 indicating the amount of change from the coordinate P n to the coordinate P n + 1 P n + 2 It is provided with a runout value calculation unit that calculates a runout value that is the sum of the runout angles formed by a vector indicating the amount of change to.

前記情報処理部は、前記小区間の最大圧力値を取得する最大圧力値取得部と、前記小区間の区間時間を取得する区間時間取得部と、前記振れ値、前記小区間の最大圧力値、及び前記小区間の区間時間を特徴量として、前記特徴量が得られている対象群を、前記特徴量に基づいて複数の部分集合にクラスタリングする分類部とを備えることが好ましい。 The information processing unit includes a maximum pressure value acquisition unit that acquires the maximum pressure value of the small section, a section time acquisition unit that acquires the section time of the small section, a runout value, and a maximum pressure value of the small section. It is preferable to provide a classification unit for clustering the target group from which the feature amount is obtained into a plurality of subsets based on the feature amount, with the section time of the small section as the feature amount.

本発明によれば、歩行状態をより詳細に評価することができる。 According to the present invention, the walking state can be evaluated in more detail.

測定装置及び歩行分析装置の説明図。Explanatory drawing of a measuring device and a gait analyzer. 圧力センサの配置の説明図。Explanatory drawing of arrangement of a pressure sensor. 情報処理部の説明図。Explanatory drawing of information processing department. 特徴量データの説明図。Explanatory drawing of feature data. 波形データのグラフ。Graph of waveform data. 一歩区間の波形データのグラフ。Graph of waveform data of one step section. 足圧中心の二次元座標のグラフ。A graph of two-dimensional coordinates of the center of foot pressure. 振れ角の説明図。Explanatory drawing of the runout angle. グループ0に分類された特徴量データに関する波形データのグラフ及び足圧中心の二次元座標のグラフ。A graph of waveform data related to feature data classified into group 0 and a graph of two-dimensional coordinates of the center of foot pressure. グループ1に分類された特徴量データに関する波形データのグラフ及び足圧中心の二次元座標のグラフ。A graph of waveform data related to feature data classified into group 1 and a graph of two-dimensional coordinates of the center of foot pressure. グループ2に分類された特徴量データに関する波形データのグラフ及び足圧中心の二次元座標のグラフ。A graph of waveform data related to feature data classified into group 2 and a graph of two-dimensional coordinates of the center of foot pressure. 歩行分析方法のフローチャート。Flowchart of gait analysis method.

以下、本発明の一実施形態を説明する。
先ず、本実施形態の歩行分析方法に用いる測定装置10及び歩行分析装置20について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
First, the measuring device 10 and the walking analysis device 20 used in the walking analysis method of the present embodiment will be described.

図1及び図2に示すように、測定装置10は、シューズの中敷きとして用いられる基部11を備えている。基部11には、歩行中の足裏にかかる部位毎の圧力を検出する圧力センサ12として、踵センサ12a、つま先センサ12b、内側センサ12c、及び外側センサ12dの4個の圧力センサが取り付けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the measuring device 10 includes a base 11 used as an insole for shoes. Four pressure sensors, a heel sensor 12a, a toe sensor 12b, an inner sensor 12c, and an outer sensor 12d, are attached to the base 11 as pressure sensors 12 for detecting the pressure of each part applied to the sole of the foot during walking. There is.

図2に示すように、基部11において、踵センサ12aは、踵の荷重がかかる部分に配置され、足裏の踵にかかる圧力を検出する。つま先センサ12bは、第2〜4足指の足指の荷重がかかる部分のいずれかに配置され、足裏のつま先にかかる圧力を検出する。 As shown in FIG. 2, at the base 11, the heel sensor 12a is arranged at a portion where the load of the heel is applied, and detects the pressure applied to the heel of the sole of the foot. The toe sensor 12b is arranged at any of the toe-loaded portions of the 2nd to 4th toes and detects the pressure applied to the toes of the sole of the foot.

内側センサ12cは、踵センサ12aとつま先センサ12bを結ぶ線Lよりも内側であって、母指球の荷重がかかる部分に配置され、足裏の内側部分にかかる圧力を検出する。外側センサ12dは、線Lよりも外側であって、小指球の荷重がかかる部分に配置され、足裏の外側部分にかかる圧力を検出する。 The inner sensor 12c is located inside the line L connecting the heel sensor 12a and the toe sensor 12b and is arranged at a portion where the load of the ball of the finger is applied, and detects the pressure applied to the inner portion of the sole of the foot. The outer sensor 12d is located outside the line L and is located at a portion where the load of the hypothenar eminence is applied, and detects the pressure applied to the outer portion of the sole of the foot.

換言すると、踵センサ12a及びつま先センサ12bは、足裏における前後方向に離間する第1位置及び第2位置の圧力を検出するように配置されている。内側センサ12c及び外側センサ12dは、第1位置及び前記第2位置を結ぶ線Lを跨いで左右方向に離間する第3位置及び第4位置の圧力を検出するように配置されている。 In other words, the heel sensor 12a and the toe sensor 12b are arranged so as to detect the pressure at the first position and the second position which are separated from each other in the front-rear direction on the sole of the foot. The inner sensor 12c and the outer sensor 12d are arranged so as to detect the pressure at the third position and the fourth position separated in the left-right direction across the line L connecting the first position and the second position.

各圧力センサ12は、それぞれ独立して、所定時間毎に足裏にかかる部位毎の圧力を検出する。上記所定時間は、例えば、5〜30ミリ秒である。本実施形態においては、20ミリ秒毎に圧力を検出するように設定されている。 Each pressure sensor 12 independently detects the pressure applied to the sole of the foot at predetermined time intervals. The predetermined time is, for example, 5 to 30 milliseconds. In this embodiment, the pressure is set to be detected every 20 milliseconds.

圧力センサ12としては、圧電素子等を用いた公知の感圧センサを用いることができる。特に、足裏に配置されるという使用状況に鑑みると、伸縮性及び耐久性の観点から、誘電エラストマーを利用したエラストマー製の静電容量型センサを用いることが好ましい。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。 As the pressure sensor 12, a known pressure sensor using a piezoelectric element or the like can be used. In particular, in view of the usage situation in which the sensor is arranged on the sole of the foot, it is preferable to use an elastomer-made capacitance type sensor using a dielectric elastomer from the viewpoint of elasticity and durability. Examples of the dielectric elastomer include crosslinked polyrotaxane, silicone elastomer, acrylic elastomer, and urethane elastomer.

図1に示すように、測定装置10には、各圧力センサ12により検出された各検出値を歩行分析装置20に送信する送信部13が取り付けられている。各圧力センサ12により検出された各検出値は、静電容量値や電気抵抗値等の圧力センサの検出方式に応じた圧力値に変換可能な検出値である。したがって、以下に記載する「検出値」は、足裏の圧力センサ12が取り付けられている位置における圧力の測定値と読み替えることができる。 As shown in FIG. 1, the measuring device 10 is equipped with a transmission unit 13 that transmits each detected value detected by each pressure sensor 12 to the gait analyzer 20. Each detected value detected by each pressure sensor 12 is a detected value that can be converted into a pressure value according to the detection method of the pressure sensor such as a capacitance value and an electric resistance value. Therefore, the "detected value" described below can be read as the measured value of the pressure at the position where the pressure sensor 12 on the sole of the foot is attached.

なお、測定装置10は、左足用及び右足用の両方が用意されており、必要に応じて、左右のいずれかのみ、又は左右両方を使用することができる。
図1に示すように、歩行分析装置20は、測定装置10の送信部13から送信された測定情報を受信する受信部21と、受信した測定情報から歩行状態に関連する特徴量を取得する情報処理部22と、情報処理部22により取得された特徴量等を表示する表示部23と、各種の情報を入力する入力部24とを備えている。
The measuring device 10 is prepared for both the left foot and the right foot, and if necessary, only one of the left and right or both left and right can be used.
As shown in FIG. 1, the gait analyzer 20 has a receiving unit 21 that receives measurement information transmitted from a transmitting unit 13 of the measuring device 10, and information that acquires a feature amount related to a walking state from the received measurement information. It includes a processing unit 22, a display unit 23 that displays a feature amount acquired by the information processing unit 22, and an input unit 24 that inputs various information.

歩行分析装置20としては、例えば、携帯端末やタブレット端末等のパーソナルコンピュータを用いることができる。表示部23としては、例えば、液晶ディスプレイ等の公知の表示デバイスを用いることができる。入力部24としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の公知の入力デバイスを用いることができる。歩行分析装置20の受信部21は、有線又は無線の通信手段を有し、公知の通信方式にて測定装置10の送信部13と通信を行う。 As the gait analyzer 20, for example, a personal computer such as a mobile terminal or a tablet terminal can be used. As the display unit 23, for example, a known display device such as a liquid crystal display can be used. As the input unit 24, for example, a known input device such as a keyboard, a mouse, or a touch panel can be used. The receiving unit 21 of the gait analyzer 20 has a wired or wireless communication means, and communicates with the transmitting unit 13 of the measuring device 10 by a known communication method.

図3に示すように、情報処理部22は、記憶部30、波形データ作成部31、分割部32、区間最大値取得部33、区間時間取得部34、座標算出部35、滞在比率算出部36、振れ値算出部37、分類部38、及び表示処理部39を備えている。 As shown in FIG. 3, the information processing unit 22 includes a storage unit 30, a waveform data creation unit 31, a division unit 32, a section maximum value acquisition unit 33, a section time acquisition unit 34, a coordinate calculation unit 35, and a stay ratio calculation unit 36. , A runout value calculation unit 37, a classification unit 38, and a display processing unit 39.

記憶部30は、測定装置10から送信された測定情報を記憶するとともに、測定情報に基づく特徴量データを記憶するように構成されている。図4に示すように、特徴量データには、日時やユーザー名等の識別情報と、歩行状態に関連する特徴量F1〜F11とが含まれている。また、記憶部30には、同じ被験者の過去の特徴量データ、異なる被験者の特徴量データ、医療従事者等の専門家により設定されたモデルデータ等の複数の特徴量データが記憶されている。上記モデルデータとしては、例えば、内反足や外反足等の特定の症状を有する被験者の測定結果から得られた特徴量データが挙げられる。また、記憶部30には、情報処理部22における各処理の実行を制御するための実行プログラムが記憶されている。 The storage unit 30 is configured to store the measurement information transmitted from the measuring device 10 and to store the feature amount data based on the measurement information. As shown in FIG. 4, the feature amount data includes identification information such as a date and time and a user name, and feature amounts F1 to F11 related to a walking state. Further, the storage unit 30 stores a plurality of feature data such as past feature data of the same subject, feature data of different subjects, and model data set by an expert such as a medical worker. Examples of the model data include feature data obtained from measurement results of subjects having specific symptoms such as clubfoot and clubfoot. Further, the storage unit 30 stores an execution program for controlling the execution of each process in the information processing unit 22.

波形データ作成部31は、記憶部30に記憶されている分析対象となる測定情報に基づいて、各圧力センサ12により検出された片足(例えば、左足)の足裏の部位毎の検出値の時間変化を表す波形データを作成する。波形データ作成部31により作成される波形データの一例を図5に示す。図5において、実線は、踵センサ12aの検出値を示し、一点鎖線は、つま先センサ12bの検出値を示し、二点鎖線は、内側センサ12cの検出値を示し、破線は、外側センサ12dの検出値を示す。 The waveform data creation unit 31 is the time of the detected value for each part of the sole of one foot (for example, the left foot) detected by each pressure sensor 12 based on the measurement information to be analyzed stored in the storage unit 30. Create waveform data that represents the change. FIG. 5 shows an example of waveform data created by the waveform data creation unit 31. In FIG. 5, the solid line indicates the detection value of the heel sensor 12a, the alternate long and short dash line indicates the detection value of the toe sensor 12b, the alternate long and short dash line indicates the detection value of the inner sensor 12c, and the broken line indicates the detection value of the outer sensor 12d. Indicates the detected value.

分割部32は、作成された波形データから、歩行時の足の着地から離地までの特定の一歩分の区間を対象区間として抽出するとともに、抽出した対象区間を更に複数の小区間に分割する。 From the created waveform data, the division unit 32 extracts a section for a specific step from the landing of the foot during walking to the takeoff as a target section, and further divides the extracted target section into a plurality of subsections. ..

図5に示すように、歩行時の波形データは、圧力値が略一定の区間と検出値が変化する区間とを周期的に繰り返す波形となる。歩行時の波形データにおいて、検出値が略一定の区間が地面から足が離れている区間であり、検出値が変化している区間が地面に足が接している区間である。分割部32は、各部位の検出値が略一定である区間から踵の圧力値が上昇を開始した点を始点t1とし、各部位の検出値が略一定となるそれぞれの開始点のうちの最も遅い開始点を終点t2とする一歩区間Aから特定の一歩区間Aを抽出する。 As shown in FIG. 5, the waveform data during walking is a waveform that periodically repeats a section in which the pressure value is substantially constant and a section in which the detected value changes. In the waveform data during walking, the section where the detected value is substantially constant is the section where the foot is away from the ground, and the section where the detected value is changed is the section where the foot is in contact with the ground. The dividing portion 32 has a starting point t1 at which the heel pressure value starts to rise from a section where the detected value of each part is substantially constant, and is the most of the starting points where the detected value of each part is substantially constant. A specific step section A is extracted from the step section A with the late start point as the end point t2.

抽出する一歩区間Aは、歩行分析装置20を使用する操作者が任意に選択することもできるし、予め設定された基準に基づいて分割部32が選択することもできる。上記基準としては、例えば、測定開始から10歩目等の予め設定された順番に位置する一歩区間Aを選択すること、ランダムに選択することが挙げられる。 The one-step section A to be extracted can be arbitrarily selected by the operator using the gait analyzer 20, or can be selected by the division unit 32 based on a preset standard. As the above criteria, for example, one step section A located in a preset order such as the tenth step from the start of measurement may be selected, or may be randomly selected.

図6に示すように、分割部32は、抽出した一歩区間Aを踵区間Ah、つま先区間At、及び中間区間Amの小区間に分割する。
踵区間Ahは、相対的に踵側に圧力がかかる一歩区間Aの初期の小区間である。本実施形態においては、一歩区間Aの始点t1から踵センサ12aの検出値がピークの頂点となる時点t3までの区間を踵区間Ahとする。
As shown in FIG. 6, the dividing section 32 divides the extracted step section A into a small section of a heel section Ah, a toe section At, and an intermediate section Am.
The heel section Ah is an initial small section of the step section A in which pressure is relatively applied to the heel side. In the present embodiment, the section from the start point t1 of the step section A to the time point t3 where the detection value of the heel sensor 12a reaches the peak is defined as the heel section Ah.

つま先区間Atは、相対的につま先側に圧力がかかる一歩区間Aの終期の小区間である。本実施形態においては、4個の圧力センサ12の検出値の中でつま先センサ12bの検出値が最も大きくなる時点t4から一歩区間Aの終点t2までの区間をつま先区間Atとする。なお、歩行の仕方によっては、つま先区間Atが無い場合もある。 The toe section At is a small section at the end of the one-step section A in which pressure is relatively applied to the toe side. In the present embodiment, the section from the time point t4 where the detected value of the toe sensor 12b is the largest among the detected values of the four pressure sensors 12 to the end point t2 of the step section A is defined as the toe section At. Depending on how you walk, there may be no toe section At.

中間区間Amは、一歩区間Aから踵区間Ah及びつま先区間Atを除いた小区間である。つま先区間Atがある場合には、時点t3から時点t4までの区間を中間区間Amとし、つま先区間Atがない場合には、時点t3から時点t2までの区間を中間区間Amとする。 The intermediate section Am is a small section obtained by excluding the heel section Ah and the toe section At from the step section A. If there is a toe section At, the section from the time point t3 to the time point t4 is set as the intermediate section Am, and if there is no toe section At, the section from the time point t3 to the time point t2 is set as the intermediate section Am.

区間最大値取得部33は、踵区間Ahにおける4個の圧力センサ12の検出値の最大値(以下、踵区間最大値Ahmaxと記載する。)、及びつま先区間Atにおける4個の圧力センサ12の検出値の最大値(以下、つま先区間最大値Atmaxと記載する。)を測定情報から取得する。そして、取得した踵区間最大値Ahmax及びつま先区間最大値Atmaxを、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F1,F2として記憶部30に記憶させる。 The section maximum value acquisition unit 33 includes the maximum value of the detected values of the four pressure sensors 12 in the heel section Ah (hereinafter, referred to as the heel section maximum value Ah max ), and the four pressure sensors 12 in the toe section At. The maximum value of the detected value (hereinafter, referred to as the toe section maximum value At max ) is acquired from the measurement information. Then, the acquired heel section maximum value Ah max and the toe section maximum value At max are stored in the storage unit 30 as the feature amounts F1 and F2 constituting the feature amount data shown in FIG.

区間時間取得部34は、踵区間Ahの長さである区間時間Th、中間区間Amの長さである区間時間Tm、及びつま先区間Atの長さである区間時間Ttを測定情報から取得する。そして、取得した区間時間Th,Tm,Ttを、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F3〜F5として記憶部30に記憶させる。なお、各区間時間は、秒数等の時間そのものであってもよいし、該当する区間における測定点の点数等の区間時間に相当するパラメータであってもよい。 The section time acquisition unit 34 acquires the section time Th, which is the length of the heel section Ah, the section time Tm, which is the length of the intermediate section Am, and the section time Tt, which is the length of the toe section At, from the measurement information. Then, the acquired section times Th, Tm, and Tt are stored in the storage unit 30 as feature quantities F3 to F5 constituting the feature quantity data shown in FIG. In addition, each section time may be the time itself such as the number of seconds, or may be a parameter corresponding to the section time such as the number of measurement points in the corresponding section.

図7に示すように、座標算出部35は、一歩区間Aの測定情報に基づいて、踵区間Ah、つま先区間At、及び中間区間Amの各小区間における検出時間毎の足圧中心の二次元座標(X(t),Y(t))を算出する。X(t)は、時刻tにおける足圧中心の左右方向座標であり、Y(t)は、時刻tにおける足圧中心の前後方向座標である。足圧中心の二次元座標は、同じ検出時間に検出された4つの圧力センサ12の検出値から求めることができる。なお、図7に示す二次元座標における点12a〜12dはそれぞれ、対応する符号の圧力センサ12の位置を示している。 As shown in FIG. 7, the coordinate calculation unit 35 is two-dimensional of the foot pressure center for each detection time in each subsection of the heel section Ah, the toe section At, and the intermediate section Am based on the measurement information of the step section A. The coordinates (X (t), Y (t)) are calculated. X (t) is the left-right coordinate of the foot pressure center at time t, and Y (t) is the front-back coordinate of the foot pressure center at time t. The two-dimensional coordinates of the center of foot pressure can be obtained from the detected values of the four pressure sensors 12 detected at the same detection time. The points 12a to 12d in the two-dimensional coordinates shown in FIG. 7 indicate the positions of the pressure sensors 12 having the corresponding symbols.

図7に示すように、滞在比率算出部36は、足圧中心の二次元座標系を、予め設定された3つの領域B1,B2,B3に分割する。そして、滞在比率算出部36は、座標算出部35にて算出された二次元座標に基づいて、踵区間Ahにおいて、領域B1に滞在する時間の比率である滞在比率Rh1、領域B2に滞在する時間の比率である滞在比率Rh2、及び領域B3に滞在する時間の比率である滞在比率Rh3を算出する。そして、算出された滞在比率Rh1,Rh2,Rh3を、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F6として記憶部30に記憶させる。 As shown in FIG. 7, the stay ratio calculation unit 36 divides the two-dimensional coordinate system at the center of foot pressure into three preset regions B1, B2, and B3. Then, the stay ratio calculation unit 36 has a stay ratio Rh1 and a time to stay in the area B2, which is a ratio of the time to stay in the area B1 in the heel section Ah, based on the two-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit 35. The stay ratio Rh2, which is the ratio of the above, and the stay ratio Rh3, which is the ratio of the time spent in the area B3, are calculated. Then, the calculated stay ratios Rh1, Rh2, and Rh3 are stored in the storage unit 30 as the feature amount F6 constituting the feature amount data shown in FIG.

同様に、滞在比率算出部36は、中間区間Amにおいて、領域B1に滞在する時間の比率である滞在比率Rm1、領域B2に滞在する時間の比率である滞在比率Rm2、及び領域B3に滞在する時間の比率である滞在比率Rm3を算出する。そして、算出された滞在比率Rm1,Rm2,Rm3を、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F7として記憶部30に記憶させる。 Similarly, in the intermediate section Am, the stay ratio calculation unit 36 has a stay ratio Rm1 which is a ratio of the time spent in the area B1, a stay ratio Rm2 which is a ratio of the time stayed in the area B2, and a time spent in the area B3. The stay ratio Rm3, which is the ratio of Then, the calculated stay ratios Rm1, Rm2, and Rm3 are stored in the storage unit 30 as the feature amount F7 constituting the feature amount data shown in FIG.

同様に、滞在比率算出部36は、つま先区間Atにおいて、領域B1に滞在する時間の比率である滞在比率Rt1、領域B2に滞在する時間の比率である滞在比率Rt2、及び領域B3に滞在する時間の比率である滞在比率Rt3を算出する。そして、算出された滞在比率Rt1,Rt2,Rt3を、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F8として記憶部30に記憶させる。 Similarly, in the toe section At, the stay ratio calculation unit 36 has a stay ratio Rt1 which is a ratio of the time spent in the area B1, a stay ratio Rt2 which is a ratio of the time stayed in the area B2, and a time spent in the area B3. The stay ratio Rt3, which is the ratio of, is calculated. Then, the calculated stay ratios Rt1, Rt2, and Rt3 are stored in the storage unit 30 as the feature amount F8 constituting the feature amount data shown in FIG.

上記の各滞在比率は、対応する領域に滞在する秒数等の滞在時間そのものに基づく数値であってもよいし、二次元座標系において当該領域に位置する測定点の点数等の滞在時間に相当するパラメータに基づく数値であってもよい。 Each of the above stay ratios may be a numerical value based on the stay time itself such as the number of seconds spent in the corresponding area, or corresponds to the stay time such as the number of measurement points located in the area in the two-dimensional coordinate system. It may be a numerical value based on the parameters to be used.

振れ値算出部37は、座標算出部35にて算出された二次元座標に基づいて、足圧中心の振れを示す振れ値として、踵区間Ahの振れ値Sh、中間区間Amの振れ値Sm、つま先区間Atの振れ値Stを算出する。踵区間Ahの振れ値Shは、以下のようにして算出される。 Based on the two-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit 35, the runout value calculation unit 37 sets the runout value Sh of the heel section Ah and the runout value Sm of the intermediate section Am as runout values indicating the runout of the center of foot pressure. The runout value St of the toe section At is calculated. The runout value Sh of the heel section Ah is calculated as follows.

図8に示すように、踵区間Ah内において、連続する3つの測定点における足圧中心の二次元座標をそれぞれ座標P、座標Pn+1、座標Pn+2とするとともに、座標Pから座標Pn+1への変化量を示すベクトルV1と、座標Pn+1から座標Pn+2への変化量を示すベクトルV2とがなす角を振れ角θとする。 As shown in FIG. 8, in the heel section Ah, the two-dimensional coordinates of the foot pressure center at three consecutive measurement points are coordinate P n , coordinate P n + 1 , and coordinate P n + 2 , respectively, and coordinates P n to coordinates P n. The angle formed by the vector V1 indicating the amount of change to n + 1 and the vector V2 indicating the amount of change from the coordinate P n + 1 to the coordinate P n + 2 is defined as the deflection angle θ.

振れ値算出部37は、踵区間Ah内における最後の2つを除く全ての足圧中心の二次元座標について、上記の座標Pとした場合の振れ角θをそれぞれ算出し、これら振れ角θを合算することにより、振れ角θの総和である振れ値Shを算出する。中間区間Amの振れ値Sm及びつま先区間Atの振れ値Stについても同様に算出する。そして、振れ値算出部37は、算出された振れ値Sh,Sm,Stを、図4に示す特徴量データを構成する特徴量F9〜F11として記憶部30に記憶させる。 The runout value calculation unit 37 calculates the runout angle θ when the above coordinates P n are used for the two-dimensional coordinates of all foot pressure centers except the last two in the heel section Ah, and these runout angles θ. Is added up to calculate the runout value Sh, which is the sum of the runout angles θ. The runout value Sm of the intermediate section Am and the runout value St of the toe section At are also calculated in the same manner. Then, the runout value calculation unit 37 stores the calculated runout values Sh, Sm, and St in the storage unit 30 as feature amounts F9 to F11 constituting the feature amount data shown in FIG.

分類部38は、新たに取得した特徴量からなる特徴量データを含めて、記憶部30に記憶されている複数組の特徴量データを対象群として、特徴量データを構成する11個の特徴量F1〜F11に基づいて上記対象群を複数の部分集合にクラスタリングする。クラスタリングは、主成分分析により特徴量データを次元圧縮し、k−means法やGMM法等の公知の手法を用いて行う。 The classification unit 38 includes 11 feature quantities constituting the feature quantity data by targeting a plurality of sets of feature quantity data stored in the storage unit 30, including the feature quantity data consisting of newly acquired feature quantities. The target group is clustered into a plurality of subsets based on F1 to F11. Clustering is performed by dimensionally compressing feature data by principal component analysis and using a known method such as the k-means method or the GMM method.

図9〜11は、複数の特徴量データをk−means法でクラスタリングした結果の一例を示している。ここでは、クラスタリングによって、グループ0、グループ1、及びグループ2の3つの部分集合が生成されている。そして、各グループに分類された特徴量データの元になった一歩区間Aの波形データ及び足圧中心の二次元座標データを3組ずつ図9〜11に示している。図9〜11は、測定後の生データを示している。 FIGS. 9 to 11 show an example of the result of clustering a plurality of feature data by the k-means method. Here, clustering produces three subsets of group 0, group 1, and group 2. Then, three sets of waveform data of one step interval A and two-dimensional coordinate data of the center of foot pressure, which are the sources of the feature data classified into each group, are shown in FIGS. 9 to 11. 9-11 show the raw data after the measurement.

図9に示すグループ0は、平均的な歩き方であるとラベリングできるグループである。グループ0の特徴として、一歩区間Aの中に踵区間Ah、中間区間Am、つま先区間Atが明確に存在しており、踵から足裏中央部を介してつま先へと荷重が移動している。 Group 0 shown in FIG. 9 is a group that can be labeled as having an average walking style. As a feature of group 0, the heel section Ah, the intermediate section Am, and the toe section At are clearly present in the step section A, and the load is transferred from the heel to the toe via the central part of the sole.

図10に示すグループ1は、外股歩きの傾向の歩き方であるとラベリングできるグループである。グループ1の特徴として、一歩区間Aのほとんどが踵区間Ah及び中間区間Amによって占められており、つま先での蹴る動作が含まれていない。 Group 1 shown in FIG. 10 is a group that can be labeled as a walking style that tends to walk on the outside. As a feature of Group 1, most of the step section A is occupied by the heel section Ah and the intermediate section Am, and the kicking motion with the toes is not included.

図11に示すグループ2は、内股歩きの傾向の歩き方であるとラベリングできるグループである。グループ2の特徴として、一歩区間Aのほとんどが踵区間Ah及びつま先区間Atによって占められており、地面に対して踵が着いてからつま先が早く着いている。 Group 2 shown in FIG. 11 is a group that can be labeled as a walking style that tends to walk in the inner thigh. As a feature of Group 2, most of the step section A is occupied by the heel section Ah and the toe section At, and the toes arrive early after the heel reaches the ground.

表示処理部39は、図4に示す特徴量データ、図6に示す一歩区間Aの波形データ、図7に示す足圧中心の二次元座標データ、分類部38により分類された特徴量データのグループ等を表示部23に表示させる。 The display processing unit 39 is a group of the feature amount data shown in FIG. 4, the waveform data of the step section A shown in FIG. 6, the two-dimensional coordinate data of the foot pressure center shown in FIG. 7, and the feature amount data classified by the classification unit 38. Etc. are displayed on the display unit 23.

次に、図12に示すフローチャートに基づいて、本実施形態の歩行分析方法について説明する。
まず、歩行分析の前に、測定工程として、靴底に測定装置10を配置した靴を装着した被験者による歩行試験を実施する。歩行試験としては、例えば、平面の上を10m程度、歩行させることが挙げられる。この歩行試験中に測定装置10の各圧力センサ12により検出された検出値が測定情報として歩行分析装置20に送信されて、歩行分析装置20の記憶部30に記憶される。
Next, the gait analysis method of the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, before the gait analysis, as a measurement step, a gait test is performed by a subject wearing shoes in which the measuring device 10 is arranged on the sole. As a walking test, for example, walking on a flat surface for about 10 m can be mentioned. The detected value detected by each pressure sensor 12 of the measuring device 10 during the walking test is transmitted to the walking analyzer 20 as measurement information and stored in the storage unit 30 of the walking analyzer 20.

歩行試験の後、歩行分析装置20に操作者による実行コマンドが入力されると、波形作成ステップS11として、波形データ作成部31は、記憶部30に記憶された測定情報に基づく波形データを作成する。続いて、分割部32は、抽出ステップS12として、作成された波形データから特定の一歩区間Aを抽出し、分割ステップS13として、一歩区間Aを踵区間Ah、つま先区間At、及び中間区間Amの小区間に分割する。 After the gait test, when an execution command by the operator is input to the gait analyzer 20, the waveform data creation unit 31 creates waveform data based on the measurement information stored in the storage unit 30 as the waveform creation step S11. .. Subsequently, the division unit 32 extracts a specific step section A from the created waveform data as the extraction step S12, and sets the step section A as the heel section Ah, the toe section At, and the intermediate section Am as the division step S13. Divide into small sections.

続いて、最大圧力値取得ステップS14として、区間最大値取得部33は、一歩区間Aにおける踵区間最大値Ahmax及びつま先区間最大値Atmaxを取得し、新たな特徴量データを構成する特徴量F1,F2として記憶部30に記憶させる。 Subsequently, as the maximum pressure value acquisition step S14, the section maximum value acquisition unit 33 acquires the heel section maximum value Ah max and the toe section maximum value At max in the step section A, and constitutes a new feature amount data. It is stored in the storage unit 30 as F1 and F2.

続いて、区間時間取得ステップS15として、区間時間取得部34は、一歩区間Aにおける踵区間Ahの区間時間Th、中間区間Amの区間時間Tm、及びつま先区間Atの区間時間Ttを取得し、新たな特徴量データを構成する特徴量F3〜F5として記憶部30に記憶させる。 Subsequently, as the section time acquisition step S15, the section time acquisition unit 34 acquires the section time Th of the heel section Ah, the section time Tm of the intermediate section Am, and the section time Tt of the toe section At in the step section A, and newly obtains the section time Tt. The feature amounts F3 to F5 that constitute the feature amount data are stored in the storage unit 30.

続いて、座標算出ステップS16として、座標算出部35は、一歩区間Aにおける足圧中心の二次元座標を算出する。その後、滞在比率算出ステップS17として、滞在比率算出部36は、算出された足圧中心の二次元座標に基づいて、踵区間Ahの足圧中心の滞在比率Rh1,Rh2,Rh3、中間区間Amの足圧中心の滞在比率Rm1,Rm2,Rm3、及びつま先区間Atの足圧中心の滞在比率Rt1,Rt2,Rt3を取得し、新たな特徴量データを構成する特徴量F6〜F8として記憶部30に記憶させる。 Subsequently, in the coordinate calculation step S16, the coordinate calculation unit 35 calculates the two-dimensional coordinates of the foot pressure center in the step section A. After that, as the stay ratio calculation step S17, the stay ratio calculation unit 36 sets the stay ratio Rh1, Rh2, Rh3 of the foot pressure center of the heel section Ah and the intermediate section Am based on the calculated two-dimensional coordinates of the foot pressure center. The stay ratio Rm1, Rm2, Rm3 at the center of the foot pressure and the stay ratio Rt1, Rt2, Rt3 at the center of the foot pressure in the toe section At are acquired, and the feature amounts F6 to F8 constituting the new feature amount data are stored in the storage unit 30. Remember.

続いて、振れ値算出ステップS18として、振れ値算出部37は、振れ値Sh,Sm,Stを算出し、新たな特徴量データを構成する特徴量F9〜F11として記憶部30に記憶させる。 Subsequently, in the runout value calculation step S18, the runout value calculation unit 37 calculates the runout values Sh, Sm, and St, and stores them in the storage unit 30 as feature amounts F9 to F11 constituting new feature amount data.

続いて、分類ステップS19として、分類部38は、新たな特徴量データ及び記憶部30に記憶されている特徴量データを対象群としたクラスタリングを実施し、特徴量データを複数のグループに分類する。 Subsequently, as the classification step S19, the classification unit 38 performs clustering using the new feature amount data and the feature amount data stored in the storage unit 30 as a target group, and classifies the feature amount data into a plurality of groups. ..

操作者は、クラスタリングの結果、今回の測定情報に基づく特徴量データがいずれのグループに分類されているかに基づいて被験者の歩行状態を判断することができる。例えば、クラスタリングの結果、既にラベリングされたグループに分類された場合には、そのラベリングに基づいて被験者の歩行状態を判断することができる。また、過去の測定情報に基づく以前の分析結果とは異なるグループに分類された場合には、歩き方が変化したと判断することができる。 As a result of clustering, the operator can determine the walking state of the subject based on which group the feature data based on the current measurement information is classified. For example, as a result of clustering, when the group is already classified into a labeled group, the walking state of the subject can be determined based on the labeling. In addition, when it is classified into a group different from the previous analysis result based on the past measurement information, it can be judged that the walking method has changed.

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の歩行分析方法では、歩行時の足の着地から離地までの一歩区間Aを、踵区間Ah、中間区間Am、及びつま先区間Atの3つの小区間に分割し、小区間単位で振れ値Sh,Sm,Stを算出している。振れ値Sh,Sm,Stは、着地から離地に至る一歩の各タイミングにおいて、足圧中心がどの程度、振れているかを定量化した値であり、振れ値Sh,Sm,Stを確認することによって、着地から離地に至る一歩の滑らかさを定量的に判断することができる。特に、一歩区間Aを分割した小区間単位に細分化した振れ値Sh,Sm,Stとしたことにより、足圧中心がどのタイミングで振れているか等のより詳細な分析も可能である。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the gait analysis method of the present embodiment, the step section A from the landing of the foot to the takeoff during walking is divided into three subsections of the heel section Ah, the intermediate section Am, and the toe section At, and each subsection is used. The runout values Sh, Sm, and St are calculated. The runout values Sh, Sm, and St are values that quantify how much the center of foot pressure is swinging at each timing of one step from landing to takeoff, and the runout values Sh, Sm, and St should be confirmed. Therefore, the smoothness of one step from landing to takeoff can be quantitatively judged. In particular, by setting the runout values Sh, Sm, and St subdivided into subdivision units in which the one-step section A is divided, it is possible to perform a more detailed analysis of when the center of foot pressure is swinging.

また、各小区間における足圧中心の振れは、歩行時の膝から下の足の動きに応じて変化する傾向がある。例えば、被験者が外股歩き又は内股歩きの傾向がある場合には、特徴的な振れ値Sh,Sm,Stが得られやすい。そのため、振れ値Sh,Sm,Stを特徴量としてクラスタリングを行った場合には、図9〜11に示すように、内股歩きの傾向のグループ及び内股歩きの傾向のグループを生成することも可能になる。したがって、一歩区間Aを分割した小区間単位の振れ値Sh,Sm,Stを用いて、被験者の歩行状態を分析することにより、被験者の歩行状態をより詳細に評価することができる。 In addition, the swing of the center of foot pressure in each subsection tends to change according to the movement of the foot below the knee during walking. For example, when the subject has a tendency to walk outside or inside, it is easy to obtain characteristic runout values Sh, Sm, and St. Therefore, when clustering is performed using the runout values Sh, Sm, and St as feature quantities, it is possible to generate a group with a tendency to walk in the inner thigh and a group with a tendency to walk in the inner thigh as shown in FIGS. 9 to 11. Become. Therefore, the walking state of the subject can be evaluated in more detail by analyzing the walking state of the subject using the runout values Sh, Sm, and St in units of small sections obtained by dividing the step section A.

次に、本実施形態の効果について記載する。
(1)歩行時に測定された足裏にかかる圧力に関する測定情報に基づいて歩行状態を分析する歩行分析方法は、歩行時の足の着地から離地までの一歩区間Aを複数の小区間Ah,Am,Atに分割する分割ステップS13と、一歩区間Aにおける一定時間毎の足裏の足圧中心の二次元座標を算出する座標算出ステップS16と、小区間単位の振れ値Sh,Sm,Stを算出する振れ値算出ステップS18とを備えている。
Next, the effect of this embodiment will be described.
(1) In the walking analysis method that analyzes the walking state based on the measurement information on the pressure applied to the sole of the foot measured during walking, the step section A from the landing of the foot to the takeoff during walking is divided into a plurality of small sections Ah, The division step S13 for dividing into Am and At, the coordinate calculation step S16 for calculating the two-dimensional coordinates of the foot pressure center of the sole at regular time intervals in the step section A, and the runout values Sh, Sm, St in small section units. It includes a runout value calculation step S18 to be calculated.

上記構成により得られる小区間単位の振れ値Sh,Sm,Stを用いて、被験者の歩行状態を分析することにより、被験者の歩行状態をより詳細に評価することができる。
(2)分割ステップS13では、足裏にかかる部位毎の圧力の相対的な関係に基づいて、一歩区間Aを、踵側に圧力がかかる踵区間Ahと、つま先側に圧力がかかるつま先区間Atと、一歩区間Aにおける踵区間Ah及びつま先区間Atを除いた中間区間Amとに分割している。
By analyzing the walking state of the subject using the runout values Sh, Sm, and St in small section units obtained by the above configuration, the walking state of the subject can be evaluated in more detail.
(2) In the division step S13, based on the relative relationship of the pressure applied to the sole of the foot, the step section A is divided into the heel section Ah in which the pressure is applied to the heel side and the toe section At in which the pressure is applied to the toe side. And the intermediate section Am excluding the heel section Ah and the toe section At in the one-step section A.

上記構成によれば、踵側に圧力がかかる踵区間Ah、及びつま先側に圧力がかかるつま先区間Atをより正確に設定することができる。そのため、分割された小区間に基づいて求められる振れ値等の各特徴量の精度が向上する。 According to the above configuration, the heel section Ah in which pressure is applied to the heel side and the toe section At in which pressure is applied to the toe side can be set more accurately. Therefore, the accuracy of each feature amount such as the runout value obtained based on the divided subsections is improved.

(3)測定情報には、足裏において、前後方向に離間する第1位置及び第2位置、並びに第1位置及び前記第2位置を結ぶ線Lを跨いで左右方向に離間する第3位置及び第4位置の部位毎の圧力を経時的に検出した検出値が含まれている。 (3) The measurement information includes the first position and the second position separated in the front-rear direction on the sole of the foot, and the third position separated in the left-right direction across the line L connecting the first position and the second position. The detection value obtained by detecting the pressure of each part of the fourth position over time is included.

上記構成によれば、足圧中心の二次元座標をより正確に取得できる。その結果、足圧中心の二次元座標から得られる振れ値Sh,Sm,Stの精度が向上する。
(4)振れ値Sh,Sm,St、踵区間最大値Ahmax、つま先区間最大値Atmax、区間時間Th,Tm,Ttを特徴量として、特徴量が得られている対象群を、特徴量に基づいて複数の部分集合にクラスタリングする分類ステップS19を備えている。
According to the above configuration, the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure can be obtained more accurately. As a result, the accuracy of the runout values Sh, Sm, and St obtained from the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure is improved.
(4) With the runout values Sh, Sm, St, the heel section maximum value Ah max , the toe section maximum value At max , and the section time Th, Tm, Tt as feature quantities, the target group for which the feature quantity is obtained is selected as the feature quantity. A classification step S19 for clustering into a plurality of subsets based on the above is provided.

上記構成によれば、分類された各部分集合を確認することにより、対象群において特徴のあるデータ、即ち、特徴のある歩行状態の被験者を容易に確認することができる。
(5)足圧中心の二次元座標の座標系を複数の領域B1〜B3に分割し、各領域B1〜B3における足圧中心の二次元座標の滞在比率を小区間単位で算出する滞在比率算出ステップS17を備えている。
According to the above configuration, by confirming each classified subset, characteristic data in the target group, that is, a subject in a characteristic walking state can be easily confirmed.
(5) Stay ratio calculation in which the coordinate system of the two-dimensional coordinates of the foot pressure center is divided into a plurality of regions B1 to B3, and the stay ratio of the two-dimensional coordinates of the foot pressure center in each region B1 to B3 is calculated in small section units. The step S17 is provided.

上記構成により得られる小区間単位の足圧中心の二次元座標の滞在比率は、着地から離地に至る一歩の各タイミングにおいて、足圧中心が振れる方向を示す値とみなすことができる。したがって、小区間単位の振れ値とともに上記滞在比率を用いて、被験者の歩行状態を分析することにより、被験者の歩行状態を更に詳細に評価することができる。 The stay ratio of the two-dimensional coordinates of the foot pressure center in small section units obtained by the above configuration can be regarded as a value indicating the direction in which the foot pressure center swings at each timing of one step from landing to takeoff. Therefore, the walking state of the subject can be evaluated in more detail by analyzing the walking state of the subject by using the above-mentioned stay ratio together with the swing value of each small section.

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・測定装置10に設けられる圧力センサ12の数及び配置は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、足圧中心の二次元座標を求めることが可能な範囲において、適宜、変更してもよい。
In addition, this embodiment can be implemented by changing as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
The number and arrangement of the pressure sensors 12 provided in the measuring device 10 are not limited to the configuration of the above embodiment, and may be appropriately changed within a range in which the two-dimensional coordinates of the center of foot pressure can be obtained. May be good.

・一歩区間Aの始点t1及び終点t2の設定方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、各部位の検出値が略一定となってから所定時間経過した点を終点t2としてもよい。 The method of setting the start point t1 and the end point t2 of the one-step section A is not limited to the above embodiment. For example, the end point t2 may be a point at which a predetermined time has elapsed after the detected value of each portion becomes substantially constant.

・踵区間Ah、中間区間Am、及びつま先区間Atの定義は、上記実施形態に限定されない。例えば、つま先センサ12bの検出値がピークの頂点となる時点から一歩区間Aの終点t2までの区間をつま先区間Atとしてもよい。また、一歩区間Aの始点t1から特定時間後までの区間を踵区間Ahとし、一歩区間Aの終点t2の特定時間前から終点t2までの区間をつま先区間Atとする等して、部位毎の圧力の相対的な関係を用いることなく各小区間を設定してもよい。これらの場合には、つま先区間Atを確実に設けることができる。 The definitions of the heel section Ah, the intermediate section Am, and the toe section At are not limited to the above embodiments. For example, the section from the time when the detected value of the toe sensor 12b becomes the apex of the peak to the end point t2 of the step section A may be set as the toe section At. Further, the section from the start point t1 of the step section A to the end point t2 is set as the heel section Ah, and the section from before the specific time of the end point t2 of the step section A to the end point t2 is set as the toe section At. Each subsection may be set without using the relative pressure relationship. In these cases, the toe section At can be reliably provided.

・一歩区間Aを複数の小区間に分割する方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、中間区間Amを更に分割する等して4以上の小区間に分割してもよい。踵側に圧力がかかる区間及びつま先側に圧力がかかる区間とは無関係に分割された小区間であってもよい。 -The method of dividing the one-step section A into a plurality of subsections is not limited to the above embodiment. For example, the intermediate section Am may be further divided into 4 or more small sections. It may be a small section divided independently of the section where pressure is applied to the heel side and the section where pressure is applied to the toe side.

・滞在比率を算出する場合における足圧中心の二次元座標系の分割方法は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、左右方向に並ぶ複数の領域に分割したが、前後方向に並ぶ複数の領域に分割してもよいし、前後左右に並ぶ複数の領域に分割してもよい。また、足圧中心の二次元座標系の分割数は、2であってもよいし、4以上であってもよい。 -The method of dividing the two-dimensional coordinate system at the center of foot pressure when calculating the stay ratio is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the region is divided into a plurality of regions arranged in the left-right direction, but the region may be divided into a plurality of regions arranged in the front-rear direction, or may be divided into a plurality of regions arranged in the front-rear and left-right directions. Further, the number of divisions of the two-dimensional coordinate system at the center of foot pressure may be 2 or 4 or more.

・上記実施形態では、全ての小区間の振れ値を取得していたが、特定の小区間の振れ値のみを取得する構成であってもよい。
・振れ値以外の特徴量の取得は必須ではなく、必要に応じて省略できる。
-In the above embodiment, the runout values of all the subsections have been acquired, but the configuration may be such that only the runout values of a specific subsection are acquired.
-Acquisition of features other than runout values is not essential and can be omitted if necessary.

・クラスタリングを行うための特徴量データを構成する特徴量の種類は、上記実施形態に限定されるものではなく、小区間単位の振れ値が含まれていればよい。例えば、振れ値Sh,Sm,St、踵区間最大値Ahmax、つま先区間最大値Atmax、区間時間Th,Tm,Ttのみからなる特徴量データであってもよいし、特定の小区間に関する特徴量のみからなる特徴量データであってもよい。また、上記実施形態に記載した特徴量に加えて、その他の特徴量を含む特徴量データであってもよい。上記その他の特徴量としては、例えば、中間区間Amにおける4個の圧力センサ12の検出値の最大値が挙げられる。 -The type of the feature amount that constitutes the feature amount data for performing clustering is not limited to the above embodiment, and may include a runout value in units of small sections. For example, the feature amount data may consist only of the runout values Sh, Sm, St, the heel section maximum value Ah max , the toe section maximum value At max , and the section time Th, Tm, Tt, or the feature related to a specific small section. It may be feature data consisting only of quantities. Further, in addition to the feature amounts described in the above-described embodiment, the feature amount data may include other feature amounts. Examples of the other feature amount include the maximum value of the detected values of the four pressure sensors 12 in the intermediate section Am.

10…測定装置
12…圧力センサ
12a…踵センサ
12b…踵センサ
12c…内側センサ
12d…外側センサ
20…歩行分析装置
10 ... Measuring device 12 ... Pressure sensor 12a ... Heel sensor 12b ... Heel sensor 12c ... Inner sensor 12d ... Outer sensor 20 ... Walking analyzer

Claims (6)

歩行時に測定された足裏にかかる圧力に関する測定情報に基づいて歩行状態を分析する歩行分析方法であって、
前記測定情報は、片足の足裏にかかる部位毎の圧力を経時的に測定した測定値を含み、
歩行時の足の着地から離地までの一歩区間を複数の小区間に分割する分割ステップと、
前記小区間における一定時間毎の足裏の足圧中心の二次元座標を算出する座標算出ステップと、
同じ前記小区間内において、一定の時間間隔で連続する3つの前記二次元座標を順に座標P、座標Pn+1、座標Pn+2としたとき、座標Pから座標Pn+1への変化量を示すベクトルと座標Pn+1から座標Pn+2への変化量を示すベクトルとがなす振れ角の総和である振れ値を算出する振れ値算出ステップとを備えることを特徴とする歩行分析方法。
It is a gait analysis method that analyzes the gait state based on the measurement information on the pressure applied to the sole of the foot measured during gait.
The measurement information includes a measured value obtained by measuring the pressure of each part applied to the sole of one foot over time.
A division step that divides the one-step section from the landing of the foot during walking to the takeoff into multiple subsections, and
A coordinate calculation step for calculating the two-dimensional coordinates of the foot pressure center of the sole at regular intervals in the small section, and
In the same within the sub-interval, in turn coordinate P n three of the two-dimensional coordinates of consecutive predetermined time intervals, the coordinate P n + 1, when the coordinates P n + 2, show a variation of the coordinate P n + 1 from coordinate P n A gait analysis method comprising: a runout value calculation step for calculating a runout value, which is the sum of runout angles formed by a vector and a vector indicating the amount of change from coordinates P n + 1 to coordinates P n + 2.
前記分割ステップは、足裏にかかる部位毎の圧力の相対的な関係に基づいて、前記一歩区間を、踵側に圧力がかかる踵区間と、つま先側に圧力がかかるつま先区間と、前記一歩区間における前記踵区間及び前記つま先区間を除いた中間区間とに分割する請求項1に記載の歩行分析方法。 In the division step, based on the relative relationship of pressure for each part applied to the sole of the foot, the step section is divided into a heel section in which pressure is applied to the heel side, a toe section in which pressure is applied to the toe side, and the step section. The gait analysis method according to claim 1, wherein the heel section and the intermediate section excluding the toe section are divided. 前記測定情報は、足裏において、前後方向に離間する第1位置及び第2位置、並びに前記第1位置及び前記第2位置を結ぶ線を跨いで左右方向に離間する第3位置及び第4位置の部位毎の圧力を経時的に検出した検出値を含む請求項1又は請求項2に記載の歩行分析方法。 The measurement information is the first position and the second position separated in the front-rear direction, and the third position and the fourth position separated in the left-right direction across the line connecting the first position and the second position on the sole of the foot. The gait analysis method according to claim 1 or 2, which includes a detected value obtained by detecting the pressure of each part over time. 前記振れ値、前記小区間における最大圧力値、及び前記小区間の区間時間を特徴量として、前記特徴量が得られている対象群を、前記特徴量に基づいて複数の部分集合にクラスタリングする分類ステップを備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の歩行分析方法。 A classification in which a target group for which the feature amount is obtained is clustered into a plurality of subsets based on the feature amount, using the runout value, the maximum pressure value in the small section, and the section time of the small section as feature amounts. The gait analysis method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step. 歩行時に測定された足裏にかかる圧力に関する測定情報に基づいて歩行状態を分析する歩行分析装置であって、
前記測定情報から歩行状態に関連する特徴量を取得する情報処理部を備え、
前記測定情報は、片足の足裏にかかる部位毎の圧力を経時的に測定した測定値を含み、
前記情報処理部は、
歩行時の足の着地から離地までの一歩区間を複数の小区間に分割する分割部と、
前記小区間における一定時間毎の足裏の足圧中心の二次元座標を算出する座標算出部と、
同じ前記小区間内において、一定の時間間隔で連続する3つの前記二次元座標を順に座標P、座標Pn+1、座標Pn+2としたとき、座標Pから座標Pn+1への変化量を示すベクトルと座標Pn+1から座標Pn+2への変化量を示すベクトルとがなす振れ角の総和である振れ値を算出する振れ値算出部とを備えることを特徴とする歩行分析装置。
It is a gait analyzer that analyzes the gait state based on the measurement information on the pressure applied to the sole of the foot measured during gait.
It is equipped with an information processing unit that acquires features related to the walking state from the measurement information.
The measurement information includes a measured value obtained by measuring the pressure of each part applied to the sole of one foot over time.
The information processing unit
A division that divides the one-step section from the landing of the foot to the takeoff during walking into multiple subsections,
A coordinate calculation unit that calculates the two-dimensional coordinates of the foot pressure center of the sole of the foot at regular intervals in the small section, and
In the same within the sub-interval, in turn coordinate P n three of the two-dimensional coordinates of consecutive predetermined time intervals, the coordinate P n + 1, when the coordinates P n + 2, show a variation of the coordinate P n + 1 from coordinate P n A gait analyzer characterized by comprising a runout value calculation unit that calculates a runout value that is the sum of runout angles formed by a vector and a vector indicating the amount of change from coordinates P n + 1 to coordinates P n + 2.
前記情報処理部は、
前記小区間の最大圧力値を取得する最大圧力値取得部と、
前記小区間の区間時間を取得する区間時間取得部と、
前記振れ値、前記小区間の最大圧力値、及び前記小区間の区間時間を特徴量として、前記特徴量が得られている対象群を、前記特徴量に基づいて複数の部分集合にクラスタリングする分類部とを備える請求項5に記載の歩行分析装置。
The information processing unit
The maximum pressure value acquisition unit that acquires the maximum pressure value in the small section, and
A section time acquisition unit that acquires the section time of the small section, and
A classification in which a target group for which the feature amount is obtained is clustered into a plurality of subsets based on the feature amount, using the runout value, the maximum pressure value of the small section, and the section time of the small section as feature amounts. The gait analyzer according to claim 5, further comprising a unit.
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