JP3967664B2

JP3967664B2 - 足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステム

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Publication number: JP3967664B2
Application number: JP2002307619A
Authority: JP
Inventors: 洋前島
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP2004141275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リハビリテーション医療や、スポーツ・健康・福祉分野等において、歩行時の足底圧分布をバイオフィードバックするシステムに関する。
【０００２】
【技術的背景】
運動障害のリハビリテーション等において、バイオフィードバック療法とは、患者が制御すべき生体反応を光や音などのとらえやすい情報に変換し、それらの情報を意識・認知することにより目的とされる反応を引き出す治療法である。
歩行障害でのリハビリテーションで、歩行訓練中の患者に歩行状態、すなわち、歩行時の時間的・空間的運動をリアルタイムにフィードバックして認知評価させることは、歩行の訓練および矯正を合理的かつ能率的に行なうために必要である。そのために、足底圧分布の変化をバイオフィードバック療法に用いるシステムとして、足底圧分布の変化をリアルタイムにモニター等に表示するシステムが既存する（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。
しかしながら、このようなシステムにおいては、患者が歩行訓練中にモニター等を見ることは困難な上、表示される視覚情報の理解も難しい。このため、一般的には患者の学習・訓練用ではなく、医師等が評価を行なうために用いられることが多い。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０３−５５０７７号公報
【特許文献２】
特開平０７−２０４２３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、歩行障害のリハビリテーション等を対象に、歩行時の足底圧分布の空間的・時間的情報を、歩行学習者に聴覚的かつリアルタイムにフィードバックさせることにより、歩行の訓練及び矯正を合理的かつ能率的に行なうことを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、靴に挿入した足底シートに装備した、足底の圧力を検出する複数の圧力センサーと、前記複数の圧力センサーからの値をそれぞれデジタル値として出力するＡ／Ｄ変換器と、前記複数の圧力センサーのデジタル値により、歩行時の足底圧中心と、総荷重量とを求める足底圧中心・総荷重量算出手段と、前記複数の圧力センサーのデジタル値を圧力に比例した音量の異なる音データに変換する音生成手段と、前記音生成手段により生成された該音データを音に変換して出力する出力手段とを備え、前記音生成手段は、前記各圧力センサーごとのデジタル値に応じた、圧力に比例した音量の複数の異なる音データの生成と、足底圧中心の空間的・時間的変化に応じた、足底を分割した格子ごとに異なる音の、総重量に比例する音量の音データの生成とを選択できることを特徴とする足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムである。
さらに、上記の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムは、前記圧力センサーごとのデジタル値を記憶する記憶手段を備え、前記音生成手段は、前記記憶手段から出力された値に応じた音データに変換してもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムの実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
（本実施形態のシステムの全体構成）
図１は、本実施形態の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムの構成図である。また、図２は、本実施形態のシステムが歩行学習者の足底圧をバイオフィードバックする処理の手順を、フローチャートで示したものである。これらの図を用いて、本実施形態のシステムの全体的な構成を説明する。
【０００８】
本実施形態の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムは、図１に示すように構成されている。すなわち、歩行学習者１１０の足裏にセットした足底圧センサー１２０をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１３０に接続し、Ａ／Ｄ変換器１３０をコンピュータ（本実施形態ではパーソナル・コンピュータを使用）１４０に接続している。また、音源１５０およびモニター１６０が、ＰＣ１４０に接続されている。この音源１５０は、コンピュータにより制御されて、決められた波長や大きさの音を発生することができる。音源１５０としては、コンピュータに内蔵されているものを使用してもよい。
【０００９】
図２は、本実施形態のシステムが、歩行学習者の足底圧をバイオフィードバックする処理の手順を示したフローチャートである。
【００１０】
まず、歩行学習者１１０は、足裏に足底圧センサー１２０をセットして歩行運動を行なう（Ｓ２１２）。なお、本実施形態においては、足底圧センサー１２０は、靴に挿入可能な足底シートに圧力センサーを装備して作られている。
本実施形態のシステムで使用する足底シート３１０の一例を、図３に示す。足底シート３１０は靴底の形をしており、靴やスリッパなどの履物に挿入するようになっている。また、足底シート３１０上には、足底圧を計測するポイント（以降「センシングポイント」という）に圧力センサー３２０を装備している。なお、本実施形態ではセンシングポイントを８箇所としている。各圧力センサー３２０からの電気的な圧情報は、導線３３０を経由してＡ／Ｄ変換器１３０に送られる。圧力センサーとしては、圧力を電気的信号に変換して出力するものであれば、どれを用いてよい。
【００１１】
次に、Ａ／Ｄ変換器１３０において、各圧力センサーから送られた圧情報をデジタル・データに変換する（Ｓ２１４）。変換されたデジタル・データは、ＰＣ１４０に送信される。
次に、ＰＣ１４０において、ソフトウェア処理により足底圧のデジタル・データを聴覚的・視覚的な情報に変換する（Ｓ２１６）。
聴覚情報は、例えば足底圧中心や足底圧分布の変化などを、音の持つ音色・オクターブ・音名・音量などのデータに変換した音データである。また、視覚情報は、同じく足底圧中心や足底圧分布の変化などを、図やグラフなどの画像で表示するためのデータに変換した画像データである。なお、ソフトウェアによるこれらの処理については、後で詳しく説明する。
ＰＣ１４０におけるソフトウェア処理により変換された聴覚情報（音データ）は音源１５０で音（メロディー）に変換されて出力され、同じく視覚情報（画像データ）は画像に変換されてモニター１６０に表示される（Ｓ２１８）。
【００１２】
以上の処理により、足底圧を視覚や聴覚として歩行学習者１１０にリアルタイムにフィードバックすることができる。歩行学習者１１０は、これらの聴覚バイオフィードバックおよび視覚バイオフィードバックにより自分の歩行状態を認知し、歩行学習を行なう。
【００１３】
（本実施形態の使用例）
次に、図４を用いて、歩行学習者が本実施形態の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムを実際に使用する様子を、リハビリテーション医療における使用を例として説明する。なお、図４で図１，図３と同じ符号は、同じものを示す。
図４において、まず、歩行学習者（歩行訓練中の患者など）１１０は、図３に示した足底シート３１０を履物にセットし、療法士による指導下にて適切な歩行を実施する。この適切な歩行を行なった時の足底圧情報はケーブル４２０を通してＡ／Ｄ変換器１３０に送られ、Ａ／Ｄ変換器１３０でデジタル・データに変換されてＰＣ１４０に送られ、ソフトウェア処理により聴覚情報や視覚情報に変換される。この時のデジタル・データを、適切な歩行モデルとしてディスク等（例えばＰＣ１４０内に付属している）に保存しておく。
【００１４】
次回より、歩行学習者１１０は指導を受けた際のメロディーと同じメロディーを出力することを心掛けながら、自主訓練を繰り返す。この時、保存しておいた出力メロディーなどを再生し、比較しながら訓練を行なうこともできる。
出力メロディーの保存や再生などは、ＰＣ１４０を用いたソフトウェア処理で行なうが、後で詳しく説明する。
また、歩行学習者１１０は、図４に示しているようにＰＣ１４０の画面を見ながら歩行訓練を行なうこともできる。このように、本実施形態のシステムでは、聴覚バイオフィードバックと視覚バイオフィードバックを併用することができる。
【００１５】
（聴覚バイオフィードバックの仕様）
本実施形態のシステムでは、足底圧を聴覚にフィードバックする手段について以下の（１），（２）の仕様を用意しており、どちらの仕様を用いるかをソフトウェア上で選択できるようにしている。
【００１６】
（１）足底圧中心の聴覚バイオフィードバック
各センシングポイントからの圧入力をもとに、ソフトウェア上で足底圧中心および総荷重量を算出する。なお、足底圧中心の算出方法は後述する。
ソフトウェア上で足底面を例えば２ｃｍ四方の格子に分割しておき、各格子に足底圧中心が存在する際に、その格子特有の音色・オクターブ・音名などを変数とする音が総荷重量の大きさに比例した音量で出力される。この出力により歩行時の足底圧中心の空間的・時間的変化がメロディー化され、リアルタイムに聴覚バイオフィードバックが行なわれる。
【００１７】
（２）各センシングポイントへの圧情報の直接的フィードバック
各センシングポイントに直接、音色・オクターブ・音名などを変数とする音を割り当て、そのセンシングポイントへの圧に比例した音量が出力される。この出力により歩行時の足底圧分布の空間的・時間的変化がメロディー化され、リアルタイムに聴覚バイオフィードバックが行なわれる。
【００１８】
上記（１），（２）のいずれの仕様においても、音色・オクターブ・音名は足底の踵部―爪先部、内側―外側などの区別が認識しやすいように調節することができる。また、足底圧情報はいずれの仕様においてもリアルタイムにモニター表示されるようになっており、聴覚バイオフィードバックと視覚バイオフィードバックを併用することができる。
【００１９】
（本実施形態のシステムのソフトウェア構成）
次に、本実施形態の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムのソフトウェア構成を、モニター１６０に表示する画面の図（図５〜図１１）を用いて説明する。このソフトウェアが行なう処理は、図２のフローチャートに示したＳ２１６〜Ｓ２１８の処理である。具体的には、足底圧情報の視覚情報および聴覚情報への変換、ディスク等への保存、保存した情報の再生などの処理であり、これらは後述の（１）〜（７）で詳しく説明する。ここでは、センシングポイントが８個の足底シートを用いた場合を例として説明する。また、聴覚バイオフィードバックに関しては、上記（２）の各センシングポイントへの圧情報の直接的フィードバックを用いた場合について説明している。上記（１）の足底圧中心の聴覚バイオフィードバックを用いる場合には、各格子ごとに音の設定を行なう必要がある。
また、ここでは、右足の足底圧情報のバイオフィードバックを例として説明しており、各画面の表示も右足を対象としているが、左足についても同様のソフトウェア構成で、各画面には両足の足底圧情報を同時に表示してもよい。
ソフトウェアはＰＣ１４０上で動作し、各々の操作はマウスやキーボードからの入力などにより行なう。なお、本実施形態では、ＰＣ１４０のＯＳ（基本ソフトウェア）としてＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ）Ｗｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）を想定しているが、ＯＳはこれに限定されない。
【００２０】
（１）ソフトウェアの起動
まず、パソコン１４０上で本実施形態のシステムのソフトウェアを起動すると、モニター１６０に、図５に示すような初期操作ウィンドウを表示する。
【００２１】
（２）初期設定
本実施形態のシステムの初期設定として、まず、足底圧を計測したいポイント（センシングポイント）に従って足底シートに圧力センサーを設置し、ソフトウェア上で各センシングポイントの座標を入力する。本実施形態においては、センシングポイントは図６に示すＣＨ１〜ＣＨ８の８点とする。
具体的には、図５に示す初期操作ウィンドウにおいてＣＨ設定ボタン５６１をクリックして、図７に示すＣＨ設定ウィンドウ７１０を呼び出し、さらに座標設定ボタン７１６をクリックして、図７に示す座標設定ウィンドウ７４０を呼び出して、座標の入力を行なう。
【００２２】
以下に、２４．０ｃｍのサイズの右足を例とした座標で説明する。座標は原点（ＣＨ１）に対して、（Ｘｃｍ，Ｙｃｍ）で示している。
ＣＨ１（踵先）＝（０，０）
ＣＨ２（踵内側）＝（−１．６，３．０）
ＣＨ３（踵外則）＝（１．７，２．７）
ＣＨ４（ＣＨ２−ＣＨ６中間）＝（−２．０，８．９）
ＣＨ５（ＣＨ３−ＣＨ７中間）＝（２．２，８．５）
ＣＨ６（拇指球）＝（−２．４，１４．４）
ＣＨ７（小指球）＝（２．７，１４．５）
ＣＨ８（拇指）＝（−２．１，１９．６）
上記の座標を、座標設定ウィンドウ７４０の設定欄７４２に入力して、「設定」ボタン７４６をクリックすると、設定された座標がディスク等に保存される。「キャンセル」ボタン７４４をクリックすると、設定をキャンセルし、ディスク等への保存は行なわない。
【００２３】
なお、足底圧中心（ＣＯＰ）の座標（Ｘｃｏｐ，Ｙｃｏｐ）は、下記のように算出する。
【数１】
Ｘｃｏｐ＝（Ｐ_１Ｘ_１＋Ｐ_２Ｘ_２＋…＋Ｐ_８Ｘ_８）／（Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_８）…（式１）
Ｙｃｏｐ＝（Ｐ_１Ｙ_１＋Ｐ_２Ｙ_２＋…＋Ｐ_８Ｙ_８）／（Ｐ_１＋Ｐ_２＋…＋Ｐ_８）…（式２）
ただし、Ｐ_ｉはＣＨｉ（ｉ＝１，２，…８）に加わる荷重量である。
【００２４】
また、センシングポイントごとに、圧力を測定する際の測定レンジや最大・最小荷重量を設定したり、モニターに表示する際の色や、メロディー出力の際の音を設定することもできる。
測定レンジ等は、図５に示す初期操作ウィンドウにおいて「取り込み設定」ボタン５６５をクリックすると、取り込み設定ウィンドウ（図示せず）が表示されるので、そこで各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）の測定レンジ、最小荷重量、最大荷重量を表に入力して設定し、ディスク等に保存する。
色や音は、上述した座標設定の場合と同様に、図５に示す初期操作ウィンドウにおいてＣＨ設定ボタン５６１をクリックして図７に示すＣＨ設定ウィンドウ７１０を表示し、設定する。
【００２５】
色設定および音設定を行なうにあたっては、まず、閾値の設定を行なう。
図７に示すＣＨ設定ウィンドウ７１０にて「閾値設定」ボタン７１８をクリックすると、図８に示す閾値設定ウィンドウ８１０を表示する。設定欄８１２において、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）にかかる荷重量のデジタル値を１０段階に分割するために、「閾値１」から「閾値９」までの９つの閾値を入力する。なお、ここでは１０段階の分割としているが、段階の数は１０に限られない。
ここでは、例えば、全てのセンシングポイントに共通の閾値として、設定欄８１２に示すように「閾値１」の０．２から「閾値９」の１．８まで、０．２きざみで入力している。従って、荷重量のデジタル値は、０．２未満、０．２以上０．４未満、…、１．８以上の１０段階に分割されることになる。
後述の色設定および音設定では、それぞれのセンシングポイントに対して、この１０分割された各段階ごとに、画面に表示する色や出力する音を設定することができる。
「キャンセル」ボタン８１４および「設定」ボタン８１６については、上述の座標設定ウィンドウ７４０と同様である。
【００２６】
ＣＨ設定ウィンドウ７１０において「色設定」ボタン７１２をクリックすると、色設定ウィンドウ７３０を表示する。色設定ウィンドウ７３０は、足底圧のデジタル・データを視覚情報に変換する仕様を、センシングポイントごとに設定するためのウィンドウであり、設定欄７３２に入力して設定を行なう。
設定欄７３２において、「ｏｎ／ｏｆｆ」欄は、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）の足底圧情報をモニターに表示するかしないかを設定する欄である。センシングポイントごとに、足底圧情報をモニターに表示する場合には「ｏｎ」を、表示しない場合には「ｏｆｆ」を入力する。
また、設定欄７３２において、「色１」〜「色１０」欄は、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）の足底圧情報をモニターに表示する際の色、すなわち図５のセンシングポイント５１４の表示色を設定する欄である。「色１」〜「色１０」欄には、前述の閾値設定ウィンドウ８１０で各センシングポイントにかかる荷重量のデジタル値を１０段階に分割しているので、各段階ごとに色を設定する。設定欄７３２の「色１」は荷重量のデジタル値が０．２未満の場合の表示色、「色２」は荷重量のデジタル値が０．２以上０．４未満の場合の表示色、というように各々対応する。
【００２７】
本実施形態のシステムでは、足底圧情報をモニターに表示する際に、ここで行なわれた設定に従って、図５のセンシングポイント５１４の色表示を、荷重量に応じて行なう。
「キャンセル」ボタン７３４および「設定」ボタン７３６については、上述の座標設定ウィンドウ７４０と同様である。
【００２８】
ＣＨ設定ウィンドウ７１０において「音設定」ボタン７１４をクリックすると、音設定ウィンドウ７２０を表示する。音設定ウィンドウ７２０は、足底圧のデジタル・データを聴覚情報に変換する仕様を、センシングポイントごとに設定するためのウィンドウであり、設定欄７２２、設定欄７２４、設定欄７２６に入力して設定を行なう。
設定欄７２２において、「音色」欄は、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）を音出力する際の音色を、例えば、「Ｏｒｇａｎ」「Ｐｉａｎｏ」などの名前で設定する。また、「オクターブ」欄および「音名」欄には、何オクターブ目のどの音階の音を出力するかを、数字および音名で設定する。
設定欄７２４において、「テスト音量」欄は、音設定の際に音を試聴する場合の出力音量を設定する欄である。また、「ｏｎ／ｏｆｆ」欄は、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）の足底圧情報を音出力するかしないかを設定する欄である。センシングポイントごとに、足底圧情報を音出力する場合には「ｏｎ」を、音出力しない場合には「ｏｆｆ」を入力する。
【００２９】
設定欄７２６において、「音量１」〜「音量１０」欄は、各センシングポイント（ＣＨ１〜ＣＨ８）の足底圧情報を音出力する際の音量を設定する欄である。「音量１」〜「音量１０」欄には、前述の閾値設定ウィンドウ８１０で各センシングポイントにかかる荷重量のデジタル値を１０段階に分割しているので、各段階ごとに音量を設定する。設定欄７２６の「音量１」は荷重量のデジタル値が０．２未満の場合の出力音量、「音量２」は荷重量のデジタル値が０．２以上０．４未満の場合の出力音量、というように各々対応する。なお、段階の数は１０に限らないし、このように段階わけせず荷重量に比例する音量を出力するようにしてもよい。
【００３０】
本実施形態のシステムでは、足底圧情報を音出力する際に、ここで行なわれた設定に従って、センシングポイントごとに荷重量に応じた音出力を行なう。
「キャンセル」ボタン７２８および「設定」ボタン７２９については、上述の座標設定ウィンドウ７４０と同様である。
【００３１】
（３）計測データの表示
図５の初期操作ウィンドウにおいて、「表示」ボタン５５２をクリックすると、歩行運動の計測と表示を開始する。具体的には、足底圧センサー１２０（ＣＨ１〜ＣＨ８の８個のセンシングポイント）からＡ／Ｄ変換器１３０を介してＰＣ１４０に送られた足底圧情報（デジタル・データ）を、上述で説明した図７の色設定ウィンドウ７３０および音設定ウィンドウ７２０で行なわれた設定に従って視覚情報（画像データ）および聴覚情報（音データ）に変換し、リアルタイムにモニター表示および音出力を行なう。この変換は、図７のように設定された表を、ＰＣ１４０のメインメモリ内に展開して、各センサーの足底圧情報とこの表とを比較対照させて、表示および音出力を行う。
計測および表示中は「表示」ボタンは「表示終了」ボタン５５２に変化する。この「表示終了」ボタン５５２をクリックすると、計測および表示を終了する。
【００３２】
聴覚情報を出力する処理は、上述（聴覚バイオフィードバックの仕様）で説明した通りである。
視覚情報は、図５の初期操作ウィンドウの各欄に、下記のように表示する。
足型表示部５１０には、足型５１２、センシングポイント５１４、足底圧中心５１６を表示する。
センシングポイント５１４は、図６に示したＣＨ１〜ＣＨ８の８点であり、上述で説明したように、図７に示す座標設定ウィンドウ７４０において各センシングポイントの座標を入力しているので、この入力した座標に従って、丸印で表示する。センシングポイント５１４の丸印は、計測中は各センシングポイントの荷重量に応じて、上述の色設定ウィンドウ７３０で行なった設定に従った色で表示する。これにより、各センシングポイントにかかる荷重量の差や変化を、見やすく表示することができる。
足底圧中心５１６は、計測データから上記の（式１）および（式２）により算出した足底圧中心（ＣＯＰ）の座標（Ｘｃｏｐ，Ｙｃｏｐ）に従って、二重丸印で表示する。
【００３３】
また、表５２０には各センシングポイントの荷重量を、表５３０には総荷重量を、表５４０には足底圧中心（ＣＯＰ）の座標（Ｘｃｏｐ，Ｙｃｏｐ）を、それぞれ数値で表示する。
図５の初期操作ウィンドウには、上記の他、計測開始からの時間を、例えばｍｓｅｃ（ミリ秒）などで表示してもよい。
なお、「センサー接続」アイコン５６４は、足底圧センサーが接続されているかどうかを示すアイコンである。センサーが接続されていない場合、すなわちソフトウェアがセンサーからの外部入力を認識していないオフライン中には「センサー接続」アイコン５６４が表示され、接続されている場合（オンライン中）には「センサー接続」アイコン５６４は画面に表示されない。
【００３４】
（４）計測データの保存
上述の（３）で、「表示」ボタン５５２をクリックして計測および表示している足底圧情報のデジタル・データを、ディスク等に保存するには、「計測」ボタン５５４をクリックする。なお、保存作業中においては「計測」ボタン５５４は「計測終了」ボタン５５４に変化する。この「計測終了」ボタン５５４をクリックすると、保存を終了する。このときに、歩行学習者の名前（○山□子）や計測日時を付加して保存できる。
保存データの名称設定等は、「保存」ボタン５５８をクリックすると、ＯＳの仕様に従った保存ウィンドウを表示し、保存データの保存先やファイル名を指定することができる。
【００３５】
（５）保存した計測データの表示
図５の初期操作ウィンドウにて、まず「開く」ボタン５５６をクリックすると、ＯＳの仕様に従った「ファイルを開く」ウィンドウを表示するので、表示したい保存データを選択する。次に、「結果」ボタン５６２をクリックすると、図９に示すＣＯＰ軌跡表示ウィンドウに、その保存データのパラメータを読み出して表示する。
具体的には、歩行学習者の名前、計測日時を表示するとともに、足型表示部９１０には、足型９１２上に足底圧中心の軌跡を９１４のような線で表示する。また、表示部９２０および９３０には、足底圧中心の座標の変化を、Ｘ座標（表示部９２０）とＹ座標（表示部９３０）に分けて時系列で表示し、表示部９４０には、各センシングポイントの総荷重量の変化を、時系列で表示する。
「閉じる」ボタン９５０をクリックすると、図９のＣＯＰ軌跡表示ウィンドウを閉じる。
【００３６】
（６）保存した計測データの再生
図５の初期操作ウィンドウにて、まず「開く」ボタン５５６をクリックすると、ＯＳの仕様に従った「ファイルを開く」ウィンドウを表示するので、再生したい保存データを選択する。次に、「再生」ボタン５６３をクリックすると、図１０に示すように、歩行学習者の名前、計測日時を表示するとともに、再生操作ウィンドウ１０１０を表示する。
再生操作ウィンドウ１０１０において、「再生開始」ボタン１０１２をクリックすると、保存データを音出力する。同時に、モニター表示を行なうようにしてもよい。「再生停止」ボタン１０１４をクリックすると、音出力およびモニター表示が停止する。「閉じる」ボタン１０１８をクリックすると、再生操作ウィンドウ１０１０を閉じる。
また、再生操作ウィンドウ１０１０の「再生調整」ボタン１０１６をクリックすると再生調整ウィンドウ１０２０が表示される。この再生調整ウィンドウ１０２０では、再生速度を調節したり（１０２２で調節）、繰返し再生したり（１０２４で操作）することができる。「閉じる」ボタン１０２６をクリックすると、再生調整ウィンドウ１０２０を閉じる。
【００３７】
（７）Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）出力
図５の初期操作ウィンドウにて、まず「開く」ボタン５５６をクリックすると、ＯＳの仕様に従った「ファイルを開く」ウィンドウを表示するので、Ｄ／Ａ出力したい保存データを選択する。次に、「Ｄ／Ａ出力」ボタン５６６をクリックすると、図１１に示すＤ／Ａ出力操作ウィンドウ１１１０を表示する。
Ｄ／Ａ出力操作ウィンドウ１１１０では、出力設定欄１１１２において下記の（ａ）〜（ｋ）のパラメータから、Ｄ／Ａ出力したいパラメータを選択（各パラメータ名の左にあるラジオボタンをチェックする）し、出力ＣＨ欄に出力チャネルの番号などを入力して、出力チャネルへの割り付けをする。
（ａ）ＣＯＰＸ（足底圧中心のＸ座標）
（ｂ）ＣＯＰＹ（足底圧中心のＹ座標）
（ｃ）総荷重量（足底圧中心の総荷重量）
（ｄ）ＣＨ１の荷重量
（ｅ）ＣＨ２の荷重量
（ｆ）ＣＨ３の荷重量
（ｇ）ＣＨ４の荷重量
（ｈ）ＣＨ５の荷重量
（ｉ）ＣＨ６の荷重量
（ｊ）ＣＨ７の荷重量
（ｋ）ＣＨ８の荷重量
【００３８】
「出力開始」ボタン１１１４をクリックすると出力設定欄１１１２で選択したパラメータのＤ／Ａ出力を行なう。「出力停止」ボタン１１１６をクリックすると、Ｄ／Ａ出力を停止する。「閉じる」ボタン１１１８をクリックすると、Ｄ／Ａ出力操作ウィンドウ１１１０を閉じる。
なお、本実施形態のシステムでは、上記パラメータ（ａ）〜（ｋ）のうち（ａ）〜（ｃ）の選択を必須としているが、これに限定する必要はない。また、出力電圧は±５Ｖ内程度を想定しているが、この値に限定されるものではない。
このように、外部へのＤ／Ａ出力を行なうことにより、筋電図等の生体計測機器データとの同期が可能となるため、本実施形態のシステムは、歩行学習者の学習用としてだけでなく、研究用や評価用としても有用である。
【００３９】
（本実施形態のシステムの用途例）
本実施形態のシステムの特徴である聴覚バイオフィードバックは、歩行立脚相を通じての一連のメロディーとして出力されるため、フィードバックの認知が容易であるとともに、歩行学習者は楽しみながら自主訓練の継続が可能である。
また、足底圧分布は、歩行時の身体重心・関節角・関節モーメント等の多要因により影響される、身体全体と支持面間の統合的指標であることから、従来得られなかった情報量のリアルタイムなフィードバックが可能となる。
従って、本実施形態のシステムは、リハビリテーション医療における手術後再荷重時の再歩行学習、脳卒中片麻痺、小脳性・感覚性失調、パーキンソニズムの異常歩行等の改善効果に留まらず、スポーツ分野におけるパフォーマンスの改善、高齢者における転倒予防のための歩行学習等、幅広い分野での効果が見込まれる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、歩行障害のリハビリテーション等を対象に、歩行時の足底圧分布の空間的・時間的情報を、歩行学習者に聴覚的に、かつリアルタイムにフィードバックさせることができるため、歩行学習者は、フィードバックの認知が容易であるとともに、楽しみながら自主訓練の継続が可能である。
従って、歩行の訓練及び矯正を合理的かつ能率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成例を示す図である。
【図２】本実施形態のシステムの処理概要を示すフローチャートである。
【図３】足底シートの例を示す図である。
【図４】本実施形態のシステムの使用例を示す図である。
【図５】初期操作ウィンドウの例を示す図である。
【図６】初期操作ウィンドウの足型に表示されるセンシングポイントＣＨ１〜ＣＨ８を示す図である。
【図７】ＣＨ設定ウィンドウ、音設定ウィンドウ、色設定ウィンドウ、座標設定ウィンドウの例を示す図である。
【図８】閾値設定ウィンドウの例を示す図である。
【図９】ＣＯＰ軌跡表示ウィンドウの例を示す図である。
【図１０】再生操作ウィンドウおよび再生調整ウィンドウの例を示す図である。
【図１１】Ｄ／Ａ出力操作ウィンドウの例を示す図である。

Claims

靴に挿入した足底シートに装備した、足底の圧力を検出する複数の圧力センサーと、
前記複数の圧力センサーからの値をそれぞれデジタル値として出力するＡ／Ｄ変換器と、
前記複数の圧力センサーのデジタル値により、歩行時の足底圧中心と総荷重量とを求める足底圧中心・総荷重量算出手段と、
前記複数の圧力センサーのデジタル値を圧力に比例した音量の異なる音データに変換する音生成手段と、
前記音生成手段により生成された該音データを音に変換して出力する出力手段と
を備え、
前記音生成手段は、前記各圧力センサーごとのデジタル値に応じた、圧力に比例した音量の複数の異なる音データの生成と、足底圧中心の空間的・時間的変化に応じた、足底を分割した格子ごとに異なる音の、総重量に比例する音量の音データの生成とを選択できることを特徴とする足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステム。
請求項１に記載の足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステムにおいて、
前記圧力センサーごとのデジタル値を記憶する記憶手段を備え、
前記音生成手段は、前記記憶手段から出力された値に応じた音データに変換する
ことを特徴とする足底圧分布−聴覚バイオフィードバックシステム。