JP4579859B2 - 歩行訓練支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、加齢、病気及びケガなどにより歩行機能が低下している場合に、歩行機能を回復させるために行われる歩行訓練を支援する歩行訓練支援装置に関する。

歩行機能の向上を図る歩行訓練の支援装置としては、多数の感圧センサを有すると共に圧力被計測者が歩行可能となっている圧力分布センサを備え、当該圧力分布センサ上を被計測者が歩行したときの足裏にかかる荷重と足位置と計測する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術によると、被計測者の足裏の荷重状態が数値化されて理想的な荷重状態との差を客観的に把握することができ、歩行訓練を効率よく行うことができる。

特開２０００−３０８６９８号公報（図１、図２）

歩行訓練においては、被計測者のふらつき度を把握することも重視される。上述した技術によると、被計測者の重心位置の軌跡を計測することによってふらつき度を得ることができる。しかしながら、歩行時など被計測者の一方の足が圧力分布センサから離隔するような動作においては、被計測者の重心位置と足裏の接触位置とが時事刻々と変化するため、重心位置の軌跡を見ただけではその軌跡がふらつきによるものなのか、歩行に伴う移動軌跡なのかの判別が困難である。

本発明の主たる目的は、被計測者の一方の足が圧力分布センサから離隔するような動作により重心位置と足裏の接触位置とが変化する場合でも、歩行機能の判定に有効な被計測者のふらつき度を計測することができる歩行訓練支援装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明の歩行訓練支援装置は、被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサを有している。さらに、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値と閾値とを比較する比較手段とを有している。また、前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を第１所定値に変換する第１の変換手段と、前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値より小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を前記第１所定値とは異なる第２所定値に変換する第２の変換手段と、被計測者から前記第１の変換手段によって前記第１所定値に変換された出力値及び前記第２の変換手段によって前記第２所定値に変換された出力値に対応した圧力が前記複数の圧力検知領域に対してそれぞれ加えられた場合の被計測者の重心位置に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の基準となる基準位置を算出する基準位置算出手段と、前記重心位置算出手段が算出した重心位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との相対距離である中心変位長をサンプリング時間ごとに算出する中心変位長算出手段と、計測時間内において、前記中心変位長離算出手段が算出した前記中心変位長を積算した総中心変位長を算出する総中心変位長算出手段とを有している。

本発明によると、圧力分布データに基づいて、被計測者の重心位置、及び、被計測者と圧力分布センサとの接触領域の中心位置である基準位置を算出し、算出した重心位置と基準位置とに基づいて、各サンプリング時間における中心変位長と、これが積算された総中心変位長とを算出することができる。このように、計測時間内におけるサンプリング時間ごとに基準位置を算出することによって、被計測者の一方の足が圧力分布センサから離隔するような動作により重心位置と足裏の接触位置とが変化する場合でも、ふらつき度との相関関係が高い総中心変位長を算出することができる。このため、中心変位長に基づいて算出された総中心変位長から歩行機能の判定に有効な被計測者のふらつき度を計測することができる。これにより、被計測者の歩行状態を正確に把握することができ、歩行訓練を効率的に行うことができる。

本発明においては、前記総中心変位長算出手段が算出した前記総中心変位長に、前記計測時間に対する単位時間の比を乗じた単位時間中心変位長を算出する単位時間中心変位長算出手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、被計測者により総中心変位長が大きく異なる場合であっても、健常者に対する相対的な歩行状態を解析することができる。

また、本発明においては、一方の足が前記圧力分布センサから離隔するような動作を被計測者に指示する指示手段をさらに有していることが好ましい。これによると、一方の足が圧力分布センサから離隔するような動作を被計測者に正確に行わせることができる。

このとき、本発明においては、前記圧力分布センサ上において、複数の圧力検知領域を含んでいると共に被計測者の両足が左右方向に揃った状態で配置しうる両足配置領域が複数設定されており、いずれの前記両足配置領域に被計測者の両足を配置させるかを決定する両足配置領域決定手段をさらに備えており、前記両足配置領域決定手段が、前記計測時間内において前記両足配置領域を複数回決定し、前記指示手段が、前記両足配置領域決定手段が前記両足配置領域を決定するごとに、当該両足配置領域に両足を配置するように被計測者に指示することがより好ましい。これによると、被計測者の両足が左右方向に揃った状態で配置されるため、被計測者が通常歩行する場合と比較して圧力分布センサの平面積を小さくすることができる。これにより圧力分布センサの小型化及び低コスト化を図ることができる。

さらに、本発明においては、前記指示手段が、前記圧力分布センサ上に形成された直線に沿って踏み出した足の踵側端部が他方の足の爪先側端部に接するように歩行することを被計測者に指示してもよい。これによると、つぎ足歩行を行ったときの歩行状態を数値的に解析することができる。

加えて、本発明においては、前記指示手段が、前記圧力分布センサ上で足踏みするように被計測者に指示してもよい。これによると、被計測者が圧力分布センサ上を移動しないため、圧力分布センサを小さくすることができる。これにより圧力分布センサの小型化及び低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る歩行訓練支援装置の概略構成を示す外観図である。図２は、図１の歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す歩行訓練支援装置１は、シート状の圧力分布センサ１１と、圧力分布センサ１１に接続された圧力検出部１２と、パーソナルコンピュータ（パソコン）２０と、圧力検出部１２とパソコン２０とを接続する接続ユニット４０とを備えている。接続ユニット４０は、インターフェースボックス４５及びインターフェースケーブル４６を含んでおり、その両端が圧力検出部１２及びパソコン２０の各入出力インターフェース（図示しない）に接続されている。歩行訓練支援装置１は、被計測者が圧力分布センサ１１上で所定の動作を行うことにより、歩行機能の判定に有効な被計測者のふらつき度を計測するものである。

圧力分布センサ１１は、被計測者がその上に立つ場合に、被計測者の両足から加えられる圧力を検知する圧力検知領域となる多数の感圧センサ１１ａが格子状に配置されたものである。圧力検出部１２は、多数の感圧センサ１１ａのそれぞれに接続されており、各感圧センサ１１ａの状態を検出する。本実施の形態では、圧力分布センサ１１の厚さは、約０．１〜０．２ｍｍである。ここで、本実施の形態では、各感圧センサ１１ａの状態は、それらに加えられる圧力に対応した０〜２５５のデジタル出力値によって表され、その出力値がパソコン２０に対して出力される。

このように、本実施の形態では、被計測者がその上に立つための十分な剛性を有する検出板は必要ではなく、被計測者の両足は圧力分布センサ１１上に載せることができる。なお、圧力分布センサ１１の大きさは、計測時における圧力分布センサ１１上での被計測者の動作内容によって決定される。また、圧力分布センサ１１は、シート単体での使用も可能であるが、シートの保護の観点から、ゴムシートを緩衝用に積層してもよい。また、床上へのセッティングを容易にする目的でセンサを保持するアルミなどの金属製や樹脂製の板の上に積層してもよい。

パソコン２０は、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６と、制御部３０（図２参照）とを有している。ここで、制御部３０には、歩行訓練支援装置１に係る各種動作を制御する歩行訓練支援プログラムやデータなどが格納されたハードディスク、歩行訓練支援装置１の各部の動作を制御する信号を生成するために各種演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵでの演算結果などのデータを一時保管するＲＡＭなどの部材が含まれている。

制御部３０は、図２に示すように、モード設定部１３１と、圧力分布データ記憶部１３２と、重心算出部１３３と、比較部１３４と、変換部１３５と、基準位置算出部１３６と、中心変位長算出部１３７と、重心位置記憶部１３８と、基準位置記憶部１３９と、中心変位長記憶部１４０と、パラメータ算出部１４１と、表示制御部１４２とを有している。また、制御部３０には、ディスプレイ２１と、キーボード２５と、マウス２６とがそれぞれ接続されている。

モード設定部１３１は、被計測者の歩行状態を測定する各モードの設定を行うものである。本実施の形態では、モード設定部１３１が、ステップモード（１）、つぎ足モード（２）、一歩モード（３）及び足踏みモード（４）の計４つのモードを設定可能となっている。オペレータが、マウス２６等を操作することによって、モード（１）〜（４）のいずれかが選択的に設定される。各モードは測定時において被計測者が行う動作内容が異なる。各モードの動作内容について図３〜図６を参照しつつ説明する。図３はステップモード（１）の動作内容を示した図である。図４はつぎ足モード（２）の動作内容を示した図である。図５は一歩モード（３）の動作内容を示した図である。図６は足踏みモード（４）の動作内容を示した図である。なお、図中に示された足形は、圧力分布センサ１１上に配置された被計測者の足の配置位置を示している。

図３に示すように、ステップモード（１）では、圧力分布センサ１１上において、「１」〜「６」の番号が付された計６つの両足配置領域１１ｂが形成される。なお、両足配置領域１１ｂの数は６に限られるものでなく、圧力分布センサの面積に応じて任意の数の両足配置領域が形成されてよい。各両足配置領域１１ｂは、被計測者の両足が左右方向に揃った状態で配置される。後述するように、被計測者は、ディスプレイ２１に表示された指示に従って、各両足配置領域１１ｂ「１」〜「６」に両足を配置させつつ両足配置領域１１ｂ間を移動する。なお、図３においては、被計測者が両足配置領域１１ｂ「１」から両足配置領域１１ｂ「４」に移動する場合が示されている。

図４に示すように、つぎ足モード（２）においては、圧力分布センサ１１の短手方向中央に、長手方向に沿って延びた直線１１ｃが描かれる。被計測者が、ディスプレイ２１に表示された指示に従って圧力分布センサ１１上に形成された直線１１ｃに沿って、踏み出した足の踵側端部が他方の足の爪先側端部に接するように歩行する（つぎ足歩行）。

図５に示すように、一歩モード（３）では、ディスプレイ２１に表示された内容に従って圧力分布センサ１１上で片足を一歩踏み出す。図５においては、被計測者が右足を足踏み出す状態が示されている。

図６に示すように、足踏みモード（４）では、ディスプレイ２１に表示された内容に従って、被計測者が、左足のみが圧力分布センサ１１上に配置される動作と（図中左）、右足のみが圧力分布センサ１１上に配置される動作と（図中右）を交互に行う。

このように、各モード（１）〜（４）のいずれにおいても、被験者の動作に被計測者の一方の足が圧力分布センサから離隔する状態が含まれている。

図２に戻って、圧力分布データ記憶部１３２は、圧力検出部１２から接続ユニット４０を介してパソコン２０に送信された圧力分布データを記憶するものである。圧力分布データ記憶部１３２には、圧力分布センサ１１に格子状に配置された多数の感圧センサ１１ａごとに、計測時間内におけるサンプル時間おきの圧力分布データが記憶されている。つまり、各サンプル時間に対応する１つの検知時刻における多数の感圧センサ１１ａの圧力分布データが、検知時刻の数だけ記憶されている。従って、この圧力分布データに基づいて、各感圧センサ１１ａで検知される圧力の時間的な変化を把握することができる。また、圧力分布センサ１１で検出される圧力分布の時間的な変化を検知することができる。

重心算出部１３３は、圧力分布データ記憶部１３２に記憶された圧力分布データに基づいて、検知時刻ごとに圧力分布センサ１１上の被計測者の重心位置（被計測者の重心位置）を算出すると共に算出した重心位置を重心位置記憶部１３８に記憶するものである。

重心算出部１３３における重心位置の算出方法について、図７を参照して説明する。図７は、所定時間において多数の感圧センサ１１ａで検知される圧力分布データを示している。本実施の形態の圧力分布センサ１１では、多数の感圧センサ１１ａが、Ｘ軸方向（左右方向）にｍ＋１列に配置されていると共に、Ｙ軸方向（上下方向）にｎ＋１列に配置されている。従って、多数の感圧センサ１１ａは、（ｍ＋１）×（ｎ＋１）の格子状に配置されている。

また、図７では、各感圧センサ１１ａで検知された圧力データが記号で示されている。例えば、Ｘ軸方向にはｕ列目であって且つＹ軸方向にはｖ列目に対応する感圧センサ１１ａによって検知される圧力データは、ａ（ｕ、ｖ）（但し、ｕは０以上ｍ以下の整数、ｖは０以上ｎ以下の整数）と表されている。

この場合のＸ軸方向の重心位置Ｃｆｘは、次の数式で算出される。

また、Ｙ軸方向の重心位置Ｃｆｙは、次の数式で算出される。

図２に戻って、比較部１３４は、各感圧センサ１１ａで検知された出力値と、閾値１とを比較するものである。上述したように、各感圧センサ１１ａで検知された出力値は、０〜２５５のデジタル出力値によって表される。各感圧センサ１１ａから出力がある場合には、その出力値は閾値１以上になる。

変換部１３５は、比較部１３４において、各感圧センサ１１ａで検知された出力値が閾値１以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を１（第１所定値）に変換し、比較部１３４において、各感圧センサ１１ａで検知された出力値が閾値１よりも小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を０（第２所定値）に変換するものである。従って、変換部１３５では、各感圧センサ１１ａにおける出力値が閾値１以上になる場合には、その出力値は１に変換され、各感圧センサ１１ａにおける出力がない（０である）場合には、その出力値は０のままである。このように、本実施の形態では、各感圧センサ１１ａの出力値は、０または１のいずれかに２値化変換される。

被計測者が圧力分布センサ１１上に両足を配置したときの出力値が２値化変換されたものの一例を図８に示す。なお、図８においては、出力値が０に変換された領域を白で、出力値が１に変換された領域を黒で示している。また、ふらつき度を計測するための基準位置をＡで、重心位置をＢで示している。さらに、後述する中心変位長をＣで示している。図８に示すように、各感圧センサ１１ａの出力値が２値化変換されることにより、被計測者の両足と圧力分布センサ１１との接触領域を正確に表すことができる。そして、接触領域の中心位置と重心位置Ｂとが一致しているときは安定度が一番高い、言い換えるとふらつき度が一番小さいといえる。つまり、接触領域の中心位置を、ふらつき度を計測するための基準位置Ａとし、基準位置Ａと重心位置Ｂとの距離である中心変位長Ｃを、ふらつき度を表す指標の１つにする。

図２に戻って、基準位置算出部１３６は、検知時刻ごとに被計測者の基準位置を算出すると共に算出した基準位置を基準位置記憶部１３９に記憶するものである。上述したように、被計測者と圧力分布センサ１１との接触領域の中心位置を算出し、これを基準位置とする。そして、Ｘ軸方向の基準位置Ｃｐｘは、次の数式で算出される。

また、Ｙ軸方向の基準位置Ｃｐｙは、次の数式で算出される。

ここで、数式３及び数式４においては、圧力データａ（ｕ、ｖ）としては、変換部１３５によって変換された後の出力値が用いられる。つまり、各感圧センサ１１ａで検知された出力値が閾値１以上である場合には、それらの出力値は全て１として、一方、その出力値が閾値１より小さい場合には、それらの出力値は全て０として、数式３及び数式４によって基準位置が算出される。算出された基準位置は順次基準位置記憶部１３９に記憶される。つまり、検知時刻ごとに、被計測者の重心位置が重心位置記憶部１３８に記憶されると共に基準位置が基準位置記憶部１３９に記憶される。

中心変位長算出部１３７は、各検知時刻に対応して、重心算出部１３３が算出した重心位置（Ｃｆｘ、Ｃｆｙ）と、基準位置算出部１３６が算出した基準位置（Ｃｐｘ、Ｃｐｙ）との距離である中心変位長を算出すると共に算出した中心変位長を検知時刻ごとに中心変位長記憶部１４０に記憶するものである。つまり、中心変位長は、１つの計測時間内における各検知時刻に対応する数だけ算出される。上述したように、中心変位長は被計測者のふらつき度の指標となるものである（図８のＣ参照）。

重心位置記憶部１３８は、重心算出部１３３で算出された重心位置を検知時刻ごとに記憶するものである。

基準位置記憶部１３９は、基準位置算出部１３６で算出された基準位置を検知時刻ごとに記憶するものである。

中心変位長記憶部１４０は、中心変位長算出部１３７で算出された中心変位長を検知時刻ごとに記憶するものである。

パラメータ算出部１４１は、中心変位長記憶部１４０に記憶された中心変位長に基づいて、検査結果となる各種パラメータ（本実施の形態では、「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総Ｘ中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」、「総Ｙ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」）を算出するものである。パラメータ算出部１４１は、総中心変位長算出部１４１ａと、単位総中心変位長算出部１４１ｂとを含んでいる。

総中心変位長算出部１４１ａは、「総中心変位長」、「総Ｘ中心変位長」及び「総Ｙ中心変位長」を算出するものである。「総中心変位長」は、１つの計測時間内における各検知時刻に対応するように算出された中心変位長を積算したものである。「総Ｘ中心変位長」は、「総中心変位長」におけるＸ方向成分の長さである。「総Ｙ中心変位長」は、「総中心変位長」におけるＹ方向成分の長さである。

単位総中心変位長算出部１４１ｂは、「単位総中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」を算出するものである。「単位総中心変位長」は、「総中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものである。なお、単位時間は任意の時間であってよい。同様に「単位総Ｘ中心変位長」は、「総Ｘ中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものであり、「単位総Ｙ中心変位長」は、「総Ｙ中心変位長」に計測時間に対する所定の単位時間の比を乗じたものである。「単位総中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」同士を比較することにより、被計測者によって総中心変位長が大きく異なる場合であっても、相対的な歩行状態を把握することができる。

表示制御部１４２は、被計測者に指示する動作内容、及び、測定結果をディスプレイ２１に表示させるものである。また、表示制御部１４２は、指示部１４２ａと、両足配置領域決定部１４２ｂとを含んでいる。なお、後述するように、両足配置領域決定部１４２ｂは、ステップモード（１）が設定されているときのみ機能する。

まず、各モード（１）〜（４）において、表示制御部１４２がディスプレイ２１に表示させる被計測者に指示する動作内容について説明する。

ステップモード（１）が設定されている場合には、両足配置領域決定部１４２ｂが、いずれの両足配置領域１１ｂ「１」〜「６」に被計測者を移動させるかを決定し、指示部１４２ａが、図３に示すような圧力分布センサ１１の外観図と、両足配置領域決定部１４２ｂに決定された両足配置領域１１ｂの番号「１」〜「６」とをディスプレイ２１に表示させる。つまり、指示部１４２ａが被計測者に移動すべき両足配置領域１１ｂを指示する。そして、被計測者が指示部１４２ａの指示に従って指示された両足配置領域１１ｂに移動する。なお、以上処理は計測時間内において複数回繰り返される。

つぎ足モード（２）が設定されている場合には、指示部１４２ａが、図３に示すような圧力分布センサ１１の外観図と、被計測者につぎ足歩行を促す内容とをディスプレイ２１に表示させる。

一歩モード（３）が設定されている場合には、指示部１４２ａが、図４に示すような圧力分布センサ１１の外観図と、被計測者に一歩踏み出すのを促す内容とをディスプレイ２１に表示させる。

足踏みモード（４）が設定されている場合には、指示部１４２ａが、図５に示すような圧力分布センサ１１の外観図と、被計測者に足踏みを促す内容とをディスプレイ２１に表示させる。

このように、指示部１４２ａが被計測者に動作内容を指示すると、計測が開始されると共に被計測者が指示部１４２ａの指示に従って各モード（１）〜（４）に対応する動作を行う。計測が完了すると、パラメータ算出部１４１が中心変位長記憶部１４０に記憶された中心変位長に基づいて、計測結果となる各種パラメータを算出する。表示制御部１４２は、この計測結果をディスプレイ２１に表示させる。

各モード（１）〜（４）において、表示制御部１４２がディスプレイ２１に表示させる計測結果について図９〜図１２を参照しつつ説明する。図９は、ステップモード（１）の計測結果の表示内容を示す図である。図１０は、つぎ足モード（２）の計測結果の表示内容を示す図である。図１１は、一歩モード（３）の計測結果の表示内容を示す図である。図１２は、足踏みモード（４）の計測結果の表示内容を示す図である。なお、これらの表示内容は実際にはカラー表示となっている。図９〜図１２に示すように、表示制御部１４２は、圧力分布ウィンドウ５１及び結果表示ウィンドウ５２をディスプレイ２１に表示させる。

圧力分布ウィンドウ５１には、被計測者の両足から圧力分布センサ１１上に加えられる圧力分布６１が、圧力分布データ記憶部１３２に記憶されている圧力分布データに基づいて表示されている。ここで、圧力分布６１は、等圧線状に表示されており、圧力値の大きさが変化するのに伴って、段階的に変化する色のスケールにしたがって表示されている。また、圧力分布ウィンドウ５１には、重心位置記憶部１３８に記憶されている重心位置データに基づいて、被計測者の重心が移動するときの軌跡６２が描かれている。従って、オペレータは、圧力分布ウィンドウ５１を見ることによって、被計測者の両足の圧力分布６１及び重心位置の軌跡６２を把握することができる。また、結果表示ウィンドウ５２には、パラメータ算出部１４１で算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総Ｘ中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」、「総Ｙ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」の数値が表示されている。

以上説明したように、本実施の形態の歩行訓練支援装置１によると、各検知時刻における圧力分布データに基づいて、被計測者の重心位置、及び、被計測者と圧力分布センサ１１との接触領域の中心位置である基準位置を算出し、算出した重心位置と基準位置とに基づいて、各検知時刻の中心変位長と、これが積算された総中心変位長とを算出する。このように、基準座標を計測時間内における検知時刻ごとに算出するため、各モード（１）〜（４）において被計測者の一方の足が圧力分布センサ１１から離隔することにより、重心位置と足裏の接触位置とが変化する場合でも、ふらつき度との相関関係が高い中心変位長を算出することができる。このため、中心変位長に基づいてパラメータ算出部１４１により算出された「総中心変位長」、「単位総中心変位長」、「総Ｘ中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」、「総Ｙ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」から正確なふらつき度を計測することができる。これにより、被計測者の歩行状態を正確に把握することができ、歩行訓練を効率的に行うことができる。

また、パラメータ算出部１４１が「単位総中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」を算出することにより、被計測者によって総中心変位長が大きく異なる場合であっても、相対的な歩行状態を把握することができる。

また、本実施の形態の歩行訓練支援装置１では、ステップモード（１）において、被計測者の両足が左右方向に揃った状態で配置されるため、被計測者が通常歩行する場合と比較して圧力分布センサ１１の平面積を小さくすることができる。これにより圧力分布センサ１１の小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、つぎ足モード（２）においては、つぎ足歩行を行ったときの歩行状態を数値的に解析することができる。

さらに、一歩モード（３）及び足踏みモード（４）においては、被計測者が圧力分布センサ１１上をほとんど移動しないため、圧力分布センサ１１を一層小さくすることができる。これにより圧力分布センサ１１の一層の小型化及び低コスト化を図ることができる。

指示部１４２ａが、被計測者に各モード（１）〜（３）に係る動作を促す（指示する）内容をディスプレイ２１に表示させるため、被計測者に各モード（１）〜（３）に係る動作を被計測者に正確に行わせることができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、各感圧センサ１１ａで検知された出力値が、閾値１以上である場合には、１（第１所定値）に変換され、閾値１より小さい場合には、０（第２所定値）に変換されているが、閾値は１に限られない。従って、出力値がデジタル出力値である場合には、閾値は２以上の整数であってもよい。また、出力値がアナログ出力値である場合には、閾値は０より大きく１より小さい数であってもよいし、１より大きい正の数であってもよい。また、出力値が閾値以上である場合に変換される第１所定値は、１に限られないで、その他の正の数であってもよい。同様に、出力値が閾値より小さい場合に変換される第２所定値は、０に限られないで、その他の数であってもよい。

また、上述の実施の形態では、パラメータ算出部１４１が「単位総中心変位長」、「単位総Ｘ中心変位長」及び「単位総Ｙ中心変位長」を算出する構成であるが、これらを算出しない構成であってもよいし、他のパラメータを算出する構成であってもよい。

さらに、上述の実施の形態では、各モード（１）〜（４）を選択的に実行可能な構成であるが、これらのモードのうち少なくともいずれか１つのモードが実行可能な構成であってもよいし、被計測者の片足が圧力分布センサ１１から離隔する動作を行うのであれば通常歩行など、他のモードが実行可能な構成であってもよい。

加えて、上述の実施の形態においては、指示部１４２ａが、被計測者に各モード（１）〜（４）に係る動作を促す内容をディスプレイ２１に表示させることによって、被計測者に対して各モード（１）〜（４）に係る動作を指示する構成であるが、このような構成に限定されるものではない。例えば、音によって被計測者に対して各動作を指示する構成であってもよいし、オペレータが被計測者に対して直接動作を指示する構成であってもよい。

本発明の実施の形態に係る歩行訓練支援装置の概略構成を示す外観図である。 図１の歩行訓練支援装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す歩行訓練支援装置におけるステップモードの動作内容を示した図である。 図１に示す歩行訓練支援装置におけるつぎ足モードの動作内容を示した図である。 図１に示す歩行訓練支援装置における一歩モードの動作内容を示した図である。 図１に示す歩行訓練支援装置における足踏みモードの動作内容を示した図である。 図１に示す感圧センサで検知される圧力分布データを示す図である。 図１に示す圧力分布センサ上に被験者が両足を配置したときの出力値が２値化変換された状態を示す図である。 図２に示す表示制御部による、ステップモードにおける計測結果の表示内容を示す図である。 図２に示す表示制御部による、つぎ足モードにおける計測結果の表示内容を示す図である。 図２に示す表示制御部による、一歩モードにおける計測結果の表示内容を示す図である。 図２に示す表示制御部による、足踏みモードにおける計測結果の表示内容を示す図である。

符号の説明

１ 歩行訓練支援装置
１１ 圧力分布センサ
１１ａ 感圧センサ（圧力検知領域）
２０ パーソナルコンピュータ
２１ ディスプレイ
３０ 制御部
１３１ モード設定部
１３２ 圧力分布データ記憶部
１３３ 重心算出部（重心位置算出手段）
１３４ 比較部（比較手段）
１３５ 変換部（第１の変換手段、第２の変換手段）
１３６ 基準位置算出部（基準位置算出手段）
１３７ 中心変位長算出部（中心変位長算出手段）
１３８ 重心位置記憶部
１３９ 基準位置記憶部
１４０ 中心変位長記憶部（中心変位長記憶手段）
１４１ パラメータ算出部（総中心変位長算出手段）
１４２ 表示制御部
１４２ａ 指示部（指示手段）
１４２ｂ 両足配置領域決定部（両足配置領域決定手段）

Claims (6)

1. 被計測者から加えられる圧力をそれぞれ検知する複数の圧力検知領域を有するシート状の圧力分布センサと、
   前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置を算出する重心位置算出手段と、
   前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値と閾値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値以上であるという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を第１所定値に変換する第１の変換手段と、
   前記比較手段によって前記圧力分布センサからの圧力分布データに含まれる前記複数の圧力検知領域のそれぞれで検知される圧力に対応した出力値が閾値より小さいという比較結果が得られた場合に、それらの出力値を前記第１所定値とは異なる第２所定値に変換する第２の変換手段と、
   被計測者から前記第１の変換手段によって前記第１所定値に変換された出力値及び前記第２の変換手段によって前記第２所定値に変換された出力値に対応した圧力が前記複数の圧力検知領域に対してそれぞれ加えられた場合の被計測者の重心位置に基づいて、前記圧力分布センサ上における被計測者の重心位置の基準となる基準位置を算出する基準位置算出手段と、
   前記重心位置算出手段が算出した重心位置と前記基準位置算出手段が算出した基準位置との相対距離である中心変位長をサンプリング時間ごとに算出する中心変位長算出手段と、
   計測時間内において、前記中心変位長離算出手段が算出した前記中心変位長を積算した総中心変位長を算出する総中心変位長算出手段とを備えていることを特徴とする歩行訓練支援装置。
2. 前記総中心変位長算出手段が算出した前記総中心変位長に、前記計測時間に対する単位時間の比を乗じた単位時間中心変位長を算出する単位時間中心変位長算出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の歩行訓練支援装置。
3. 一方の足が前記圧力分布センサから離隔するような動作を被計測者に指示する指示手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行訓練支援装置。
4. 前記圧力分布センサ上において、複数の圧力検知領域を含んでいると共に被計測者の両足が左右方向に揃った状態で配置しうる両足配置領域が複数設定されており、
   いずれの前記両足配置領域に被計測者の両足を配置させるかを決定する両足配置領域決定手段をさらに備えており、
   前記両足配置領域決定手段が、前記計測時間内において前記両足配置領域を複数回決定し、
   前記指示手段が、前記両足配置領域決定手段が前記両足配置領域を決定するごとに、当該両足配置領域に両足を配置するように被計測者に指示することを特徴とする請求項３に記載の歩行訓練支援装置。
5. 前記指示手段が、前記圧力分布センサ上に形成された直線に沿って踏み出した足の踵側端部が他方の足の爪先側端部に接するように歩行することを被計測者に指示することを特徴とする請求項３に記載の歩行訓練支援装置。
6. 前記指示手段が、前記圧力分布センサ上で足踏みするように被計測者に指示することを特徴とする請求項３に記載の歩行訓練支援装置。

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