JP5927552B2 - 体動検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、歩行状態を検出する体動検出装置に関するものである。

従来、体動検出装置として、例えば、使用者の身体に装着した検出部（例えば、加速度センサ）からの出力信号に基づいて歩行状態を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、体動検出装置により検出された歩行状態に基づいて、使用者の身体のバランスの評価などを行う。

また、このような体動検出装置として、例えば、足裏に設けた圧力センサを用いて、１歩行周期における使用者の足が床に接している期間（立脚期）と、足が床から離れている期間（遊脚期）とが検出可能に構成されたものがある。ここでいう１歩行周期は、使用者の一方側の足の踵が接地して、次に同じ側の踵が再度接地するまでの動作（周期）を示す。

特開２００２−３５５２３６号公報

ところで、上記したような体動検出装置では、身体のバランス等の評価をより適切に行うために、立脚期及び遊脚期の各期間をさらに詳細に検出できる装置が望まれている。
本発明の目的は歩行状態を詳細に検出可能な体動検出装置を提供することである。

本発明に従う体動検出装置の一形態は使用者の身体の関節に対する一方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第１の検出信号を出力する第１の検出部から前記第１の検出信号を受信可能であり、使用者の身体の関節に対する他方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第２の検出信号を出力する第２の検出部から前記第２の検出信号を受信可能であり、前記第１の検出信号と第１の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第１の判定信号のレベルを前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第２の検出信号と第２の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第２の判定信号のレベルを前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第１の判定信号および前記第２の判定信号を用いて論理演算を実行し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記論理演算の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含む、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含む。
本発明に従う体動検出装置の別の一形態は使用者の身体に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された検出信号を出力する検出部から前記検出信号を受信可能であり、前記検出部から受信した前記検出信号を用いて連続的に得られる値である特徴的な値を算出し、前記検出信号と歩行状態との関係を示す式であり、前記特徴的な値と所定の係数とを乗算する項を複数含む式である判別式および前記特徴的な値に基づいて、前記判別式の計算結果である判別値を算出し、その判別値と閾値とを比較し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記比較の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含み、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含み、前記歩行周期分割部は前記判別区間に応じて前記閾値を設定する。

上記体動検出装置は歩行状態を詳細に検出できる。

は実施形態の体動検出装置に関する図である（ａ：斜視図、ｂ：背面図）。 は図１の体動検出装置のブロック図である。 は図２の制御部により実行される制御のフローチャートである。 は判定信号と判別区間との関係を示すテーブルである。 は図１の体動検出装置の動作に関するタイミングチャートである。 は歩行動作に関する模式図である。 は変形例の体動検出装置の斜視図である。 は変形例の係数と歩行動作との関係を示すテーブルである。 は変形例の制御部により実行されるフローチャートである。 は変形例の体動検出装置に関するタイミングチャートである。

（体動検出装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明に従う体動検出装置の一形態は使用者の身体の関節に対する一方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第１の検出信号を出力する第１の検出部から前記第１の検出信号を受信可能であり、使用者の身体の関節に対する他方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第２の検出信号を出力する第２の検出部から前記第２の検出信号を受信可能であり、前記第１の検出信号と第１の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第１の判定信号のレベルを前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第２の検出信号と第２の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第２の判定信号のレベルを前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第１の判定信号および前記第２の判定信号を用いて論理演算を実行し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記論理演算の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含む、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含む。
〔２〕本発明に従う体動検出装置の別の一形態は使用者の身体に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された検出信号を出力する検出部から前記検出信号を受信可能であり、前記検出部から受信した前記検出信号を用いて連続的に得られる値である特徴的な値を算出し、前記検出信号と歩行状態との関係を示す式であり、前記特徴的な値と所定の係数とを乗算する項を複数含む式である判別式および前記特徴的な値に基づいて、前記判別式の計算結果である判別値を算出し、その判別値と閾値とを比較し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記比較の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含み、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含み、前記歩行周期分割部は前記判別区間に応じて前記閾値を設定する。
〔３〕前記体動検出装置の一例によれば、前記歩行周期分割部は、前記判別値が所定の値を取ることに基づいて、歩行動作に対応する前記判別区間が変化したと判定する。
〔４〕前記体動検出装置の一例によれば、前記歩行周期分割部は前記判別区間に応じて前記所定の係数を設定する。
〔５〕前記体動検出装置の一例によれば、前記検出部は、使用者の身体の関節に対する一方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第１の検出信号を出力する第１の検出部、および、使用者の身体の関節に対する他方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第２の検出信号を出力する第２の検出部を含む。
〔６〕前記体動検出装置の一例によれば、前記第１の検出部および前記第２の検出部の少なくとも一方は関節の回転位置を検出するためのセンサである。
〔７〕前記体動検出装置の一例によれば、身体に電気刺激を付与する電気刺激部と、歩行動作に対応する前記判別区間に基づいて前記電気刺激部を制御する制御部とをさらに備える。
〔８〕前記体動検出装置の一例によれば、前記制御部は複数の前記電気刺激部に電気刺激を出力させる。
〔９〕前記体動検出装置の一例によれば、前記電気刺激部に電気刺激を出力させる前記判別区間を選択するために操作される操作部をさらに備える。

（実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示す体動検出装置１０は、使用者の左右両足に取り付けられる装着部１１と、本体部１２とを有する。なお、左右両足に取り付けられる体動検出装置１０は、同一の構造であるため左足のみを図示して説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、装着部１１は、大腿部に取り付けられる大腿装着部２１と、下腿部に取り付けられる下腿装着部２２と、大腿装着部２１及び下腿装着部２２を互いに連結する一対の連結部２３ａ，２３ｂとを有している。大腿装着部２１は、大腿部の正面部分及び側面の一部を覆う大腿正面部２４と、大腿正面部２４の両端部分（図１（ｂ）において左右両端）に形成された一対の大腿背面部２５，２６とを有している。大腿正面部２４は、大腿部の形状に合わせて形成され膝側部分（図１（ｂ）において下端側）に凹部２４ａが形成されている。大腿背面部２５，２６は、大腿正面部２４の両端から帯状に形成されて、各先端部２５ａ，２６ａには接続部２５ｂ，２６ｂが設けられている。接続部２５ｂ，２６ｂは、例えばマジックテープ（登録商標）等の面ファスナーである。大腿装着部２１は、各大腿背面部２５，２６の接続部２５ｂ，２６ｂが大腿部の背面部分で互いに接続されて使用者の大腿部に装着される。

下腿装着部２２は、下腿部の正面部分及び側面の一部を覆う下腿正面部２７と、下腿正面部２７の両端部分（図１（ｂ）において左右両端）に形成された一対の下腿背面部２８，２９とを有している。下腿正面部２７は、下腿部の形状に合わせて形成され膝側部分（図１（ｂ）において上端側）に凹部２７ａが形成されている。下腿背面部２８，２９は、下腿正面部２７の両端から帯状に形成されて、各先端部２８ａ，２９ａには接続部２８ｂ，２９ｂが設けられている。接続部２８ｂ，２９ｂは、例えばマジックテープ（登録商標）等の面ファスナーである。下腿装着部２２は、各下腿背面部２８，２９の接続部２８ｂ，２９ｂが下腿部の背面部分で互いに接続されて使用者の下腿部に装着される。

連結部２３ａ，２３ｂは、例えば伸縮性を有する部材から形成され、大腿装着部２１及び下腿装着部２２の左右両端部分をそれぞれ連結するように形成されている。連結部２３ａ，２３ｂにより一体化された装着部１１には、大腿正面部２４の凹部２４ａ、下腿正面部２７の凹部２７ａ及び連結部２３ａ，２３ｂとで囲まれる装着孔３１（図１（ａ）参照）が形成される。体動検出装置１０の装着時には、使用者の膝の正面部分がこの装着孔３１から露出るようになっており、歩行動作の膝関節の曲げ動作が容易となる。

大腿正面部２４及び下腿正面部２７には、略中央部分に挿入部３２，３３が設けられ、この挿入部３２，３３には変位センサＨＳ１，ＨＳ２がそれぞれ配置されている。大腿正面部２４に設けられた変位センサＨＳ１は、例えば加速度センサである。下腿正面部２７に設けられた変位センサＨＳ２は、例えば角速度センサである。例えば、変位センサＨＳ１（加速度センサ）は、歩行動作において股関節を中心に回転する大腿部の加速度を出力する。また、例えば、変位センサＨＳ２（角速度センサ）は、膝関節を中心に回転する下腿部の角速度を出力する。体動検出装置１０は、このように構成された変位センサＨＳ１，ＨＳ２の出力信号を用いて歩行状態（膝関節の変位）を検出する。なお、変位センサＨＳ１，ＨＳ２は、同じ種類のセンサを用いてもよい。また、各変位センサＨＳ１，ＨＳ２は、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、ゴニオメータ、角速度センサ、加速度センサなどを用いてもよい。

図１（ｂ）に示すように、大腿正面部２４及び下腿正面部２７には、使用者の身体に電気刺激を付与するための電極部３４，３５が設けられている。電極部３４は、一対の陽極３４ａ及び陰極３４ｂを有する。また、電極部３５は、一対の陽極３５ａ及び陰極３５ｂを有する。陽極３４ａ，３５ａ及び陰極３４ｂ，３５ｂは、その一部が大腿正面部２４及び下腿正面部２７の背面２４ｂ，２７ｂから露出しており、皮膚と直接接触して電気刺激を付与するように構成されている。変位センサＨＳ１，ＨＳ２及び電極部３４，３５は、接続ケーブル１３を介して本体部１２と電気的に接続されている。

図１及び図２に示すように、本体部１２は、制御部４１と、電気刺激部４２と、表示部４３と、操作部４４と、電源部４５とを有する。
制御部４１は、演算処理部４６と、判定部４７と、電気刺激制御部４８とを有している。演算処理部４６は、変位センサＨＳ１，ＨＳ２に接続されており、変位センサＨＳ１の出力信号Ｓ１ａと、変位センサＨＳ２の出力信号Ｓ２ａが入力される。演算処理部４６は、出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに対する信号処理を施して出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂとして判定部４７に出力する。

判定部４７は、比較部４９と、論理演算部５０とを有する。判定部４７は、比較部４９及び論理演算部５０を用いて出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂに対する判定を行い、図５に示す１歩行周期（立脚期及び遊脚期）から複数の判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出する。そして、判定部４７は、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃが切り替わった旨の信号を電気刺激制御部４８に出力する。例えば、判定部４７は、歩行動作にともなって判別区間Ｈ１ａから判別区間Ｈ１ｂに切り替わったと判定した場合に、出力信号をハイレベルからローレベルに変更する制御を行う。電気刺激制御部４８は、電気刺激部４２を制御可能に構成されている。電気刺激制御部４８は、判定部４７からの出力信号、即ち判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて電気刺激部４２を制御する。

電気刺激部４２は、上記した電極部３４，３５と、電極部３４，３５と電気的に接続されたパルス発生部５１とを有する。電気刺激部４２は、制御部４１（電気刺激制御部４８）からの制御信号に基づいてパルス発生部５１を駆動して各電極部３４，３５の陽極３４ａ，３５ａ及び陰極３４ｂ，３５ｂ間に所定のパルス信号（電気刺激）を発生させ使用者に対して電気刺激を付与する。

表示部４３には、例えば、各判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃにおける電気刺激の有無などの設定が表示される。また、この設定は、操作部４４を用いて使用者が変更可能となっている。電源部４５は、変位センサＨＳ１，ＨＳ２、電気刺激部４２、制御部４１及び操作部４４に対して駆動電流を供給する。電源部４５は、例えば充電式バッテリー、乾電池及び商用電源の供給に基づいて所要の駆動電流を生成する電源回路などである。

次に、体動検出装置１０の動作について説明する。
制御部４１は、使用者の歩行動作にともなう変位センサＨＳ１，ＨＳ２からの出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに基づいて、１歩行周期から立脚期及び複数の遊脚期（判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃ）を検出する（図５参照）。そして、制御部４１は、この判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて電気刺激部４２を制御し、使用者に対して電気刺激を付与する。なお、ここでいう１歩行周期は、使用者の一方側の足の踵が接地して、次に同じ側の踵が再度接地するまでの動作（周期）を示す。また、１歩行周期における使用者の足が床に接している期間を立脚期、足が床から離れている期間を遊脚期とする。

次に、上記した動作の詳細を、図３に示すフローチャートに従って説明する。
まず、変位センサＨＳ１，ＨＳ２は、使用者の歩行動作にともなう出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを制御部４１の演算処理部４６に出力する（ステップ６１）。

次いで、演算処理部４６は、入力された出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに対して信号処理を行う（ステップ６２）。この信号処理は、例えば高周波成分等のノイズの除去、移動平均値の算出及び周波数解析などを行う。演算処理部４６は、処理結果を出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂとして判定部４７に出力する。

次いで、判定部４７は、出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂに基づいて１歩行周期から複数の判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出する。詳述すると、図５に示すように、出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂは、１歩行周期において使用者の歩行動作にともなって変化する。判定部４７は、比較部４９に出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂを入力して閾値ＴＨ１，ＴＨ２を用いて判定する（ステップ６３）。閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、１歩行周期において一定の値である。比較部４９は、出力信号Ｓ１ｂと閾値ＴＨ１との大小を比較する。また、比較部４９は、出力信号Ｓ２ｂと閾値ＴＨ２との大小を比較する。そして、比較部４９は、各出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂが閾値ＴＨ１，ＴＨ２より小さかった場合には、判定信号ＳＨ１，ＳＨ２を「１」（ハイレベル）とし、閾値以上であった場合には判定信号ＳＨ１，ＳＨ２を「０」（ローレベル）として論理演算部５０に出力する。

例えば、出力信号Ｓ１ｂは、立脚期（前期及び後期）において閾値ＴＨ１よりも小さい。この場合、判定信号ＳＨ１は、「１」となる。また、例えば、出力信号Ｓ２ｂは、立脚期（前期及び後期）において閾値ＴＨ２よりも大きい。この場合、判定信号ＳＨ２は、「０」となる。このような各判定信号ＳＨ１，ＳＨ２と、立脚期及び遊脚期（判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃ）との対応関係の一例を図４に示す。

上記した閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、例えば、複数の被験者に対して事前に歩行テストを行って設定する。歩行テストは、例えば、被験者の身体に変位センサＨＳ１，ＨＳ２の他に別のセンサ（例えば、圧力センサ）を設けて行う。この別のセンサは、歩行テストにおいて、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出するために設ける。例えば、足裏に圧力センサを設けて、１歩行周期において足が地面に接地している期間を検出し、その期間を立脚期、即ち判別区間Ｈ１ａとする。このような別のセンサで検出した判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに応じて、各被験者の出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂの値を取得する。そして、例えば、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃの境界における出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂの値の平均値を算出して、その結果を閾値ＴＨ１，ＴＨ２として設定する。例えば、閾値ＴＨ１は、図５に示すように、出力信号Ｓ１ｂに対して遊脚期前期と、その前後の区間（立脚期後期と遊脚期後期）とを判定する値が設定されている。従って、閾値ＴＨ１は、歩行テストにおける複数の被験者の遊脚期前期と、その前後の区間との境界における出力信号Ｓ１ｂの値の平均値から設定できる。なお、閾値ＴＨ１，ＴＨ２の設定は、境界の値に限らず、例えば、各判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃのそれぞれの区間全体における各出力信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂの値の平均値に基づいて設定してもよい。

次に、図３に示すステップ６４において、論理演算部５０は、比較部４９から入力された判定信号ＳＨ１，ＳＨ２の論理演算を行う。論理演算部５０は、図４に示す対応関係に基づいた論理回路を有する。判定部４７は、論理演算部５０の出力結果から判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出する（ステップ６５）。例えば、判定部４７は、論理演算部５０により判定信号ＳＨ１，ＳＨ２の論理積を算出し、その結果が「１」となる場合には遊脚期後期（判別区間Ｈ１ｃ）であると判定する。判定部４７は、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出して各判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃが切り替わった旨の信号を電気刺激制御部４８に出力する。

次いで、電気刺激制御部４８は、入力された判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて、電気刺激部４２のパルス発生部５１を制御する（ステップ６６）。図５に示すように、電気刺激制御部４８は、立脚期に対応する判別区間Ｈ１ａにおいて、電極部３４から電気刺激が付与されるように制御する。また、電気刺激制御部４８は、遊脚期前期に対応する判別区間Ｈ１ｂにおいては、パルス発生部５１の駆動（電気刺激）を停止させる制御を行う。また、電気刺激制御部４８は、遊脚期後期に対応する判別区間Ｈ１ｃにおいて、電極部３５から電気刺激が付与されるように制御する。なお、電気刺激制御部４８は、各電極部３４，３５に発生させるパルス信号の電流の大きさ・周波数などの制御を所定のプログラム等に基づいて行う。

次に、体動検出装置１０の作用について説明する。
上記した体動検出装置１０は、閾値ＴＨ１，ＴＨ２を用いて１歩行周期（立脚期及び遊脚期）を分割する判定部４７を備える。この閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、遊脚期を更に分割した所望の区間（判別区間Ｈ１ｂ，Ｈ１ｃ）が検出可能な値が設定されている。従って、１歩行周期を複数の判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに分割することで、その判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて身体のバランス等の評価を適切に行うことができる。

また、体動検出装置１０は、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて、電気刺激制御部４８が電気刺激部４２を制御して使用者の身体に電気刺激を付与する。これにより、例えば１歩行周期において、筋肉が集中的に活動する区間を含む範囲で電気刺激を付与することで、筋肉を収縮させ下腿部の負担を効果的に軽減することが可能となる。つまり、立脚期及び遊脚期のみを用いて電気刺激を付与する場合に比べて、歩行状態に応じたより細かい区間で電気刺激を付与することができる。また、複数の判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを設定することで、電気刺激を付与する区間だけでなく、所定区間だけ電気刺激を停止することができる。これにより、歩行動作を妨げることなく電気刺激を付与することができるとともに、電気刺激を効率良く付与することができる。

また、体動検出装置１０は、変位センサＨＳ１，ＨＳ２が使用者の膝（関節）を跨ぐ位置に設けられ膝関節の回転位置（角速度等）を検出可能に構成されている。図６に示すように、例えば遊脚期の前期において、大腿部は、進行方向Ｂ１と同じ向きに股関節を中心に回転する（回転方向Ｂ２）。変位センサＨＳ１（加速度センサ）は、回転方向Ｂ２に対する大腿部の加速度を検出して出力信号Ｓ１ａとして出力する。また、下腿部は、膝関節を中心に慣性力が働く方向Ｂ３に回転する（回転方向Ｂ４）。変位センサＨＳ２（角速度センサ）は、回転方向Ｂ４に沿った下腿部の角速度を検出して出力信号Ｓ２ａとして出力する。遊脚期の後期では、両部位ともに前期とは逆方向に回転する（回転方向Ｂ５，Ｂ６）。つまり、上記した遊脚期における足の特徴的な動作を検出するように膝関節を跨ぐ部位に変位センサＨＳ１，ＨＳ２を設けることで、判別区間Ｈ１ｂ，Ｈ１ｃの検出精度を向上させることができる。

この実施形態は、以下の効果を奏する。
（１）体動検出装置１０は、歩行周期分割部として判定部４７を備える。判定部４７は、大腿装着部２１及び下腿装着部２２のそれぞれに設けられた変位センサＨＳ１，ＨＳ２からの出力信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに基づいて、１歩行周期における遊脚期を複数の区間（判別区間Ｈ１ｂ，Ｈ１ｃ）に分割する。これにより、歩行状態をより詳細に検出して身体のバランス等の評価を適切に行うことができる。

（２）体動検出装置１０は、検出部として変位センサＨＳ１，ＨＳ２を備える。判定部４７は、歩行動作における変位センサＨＳ１，ＨＳ２からの出力信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂと、閾値ＴＨ１，ＴＨ２に基づいて、１歩行周期から立脚期及び複数の遊脚期（判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃ）を検出する。このような構成では、出力信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに応じて閾値ＴＨ１，ＴＨ２を設定することにより、変位センサＨＳ１，ＨＳ２の種類や取り付け位置等が限定されない。

また、閾値ＴＨ１，ＴＨ２を用いて判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出することにより、出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに対する分析や解析を行って判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出する方法に比べて処理速度を早くできる。つまり、歩行動作に対するフィードバック（電気刺激等）の遅延を少なくすることができる。

また、１歩行周期から複数の判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出することにより、例えば、各判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃが開始されるタイミング（時間）を相互に比較することで、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃの開始時間等を補正できる。

（３）体動検出装置１０は、電気刺激部４２を備えており、制御部４１が分割された各判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃに基づいて使用者の身体に電気刺激を付与する。これにより、歩行状態に応じた細かい区間で電気刺激を付与することができる。

（４）変位センサＨＳ１，ＨＳ２は、使用者の膝（関節）の回転位置（角速度等）を検出可能に構成されており、足が地面から離れた状態の遊脚期においても大腿部及び下腿部の動作を検出することができる。つまり、遊脚期の判別区間Ｈ１ｂ，Ｈ１ｃを精度よく検出できる。また、変位センサＨＳ１，ＨＳ２は、膝（関節）を間に挟む位置に設けられており、使用者の歩行動作を妨げることなく判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出することができる。

（５）体動検出装置１０は、検出部（変位センサＨＳ２）として角速度センサを備えている。角速度センサは、他のセンサ（例えば加速度センサ）に比べて出力信号の値から回転位置等の値に変換することが容易であり（積分等の信号処理が少ない）、変換後の値に含まれる誤差が低減できる。つまり、判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃの検出精度を向上させることができる。

（６）体動検出装置１０は、操作部４４を備えており、電気刺激を付与する判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを使用者が変更可能となっている。これにより、使用者の好みや目的等に応じて電気刺激の付与を行うことができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態において、装着部１１（体動検出装置１０）の装着部位を適宜変更してもよい。例えば、図７に示すように、体動検出装置７１を足首に装着する構成としてもよい。体動検出装置７１は、足首の周囲部分（下腿部の下側部分及び足の甲を含む）を覆う装着部７２と、装着部７２の表面に設けられた本体部７３とが一体形成されている。本体部７３は、変位センサ及び電気刺激部（共に図示略）を用いて所定の判別区間に足首部分に電気刺激を付与するように構成されている。なお、このような構成に限らず、体動検出装置１０は、腰部、腕などに装着可能な構成としてもよい。

・上記実施形態では、１歩行周期の全域において値が固定された閾値ＴＨ１，ＴＨ２を用いて判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを検出したが、これに限定されない。例えば、以下に示す判別式Ｚ１を用いて各判別区間を検出する構成としてもよい。
Ｚ１＝ａＸ１＋ｂＸ２＋ｃＸ３＋ｄＸ４＋Ｃ
なお、以下の説明では、変位センサＨＳ１の出力信号Ｓ１ａ（出力信号Ｓ１ｂ）に対し判別式Ｚ１を用いて、立脚期を前期及び後期のそれぞれに対応する判別区間Ｈ２ａ，Ｈ２ｂに、遊脚期を前期及び後期のそれぞれに対応する判別区間Ｈ２ｃ，Ｈ２ｄに分割する場合を説明する（図１０参照）。

判別式Ｚ１に含まれる変数Ｘ１〜Ｘ４の値は、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄにおける出力信号Ｓ１ａ（出力信号Ｓ１ｂ）の特徴的な値、例えば、移動平均値、微分値、他の特徴的な値と所定の演算を施して算出される値（例えば、Ｘ１−Ｘ４，Ｘ１＋Ｘ２）などの連続的に得られる値である。また、判別式Ｚ１は、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄにおいて設定値（係数ａ〜ｄ）が変更される。この係数ａ〜ｄ及び定数Ｃの値は、例えば、多変数解析手法の１手法である判別分析法を用いて設定される。例えば、複数の被験者に対して事前に歩行テストを行って、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄにおける変数Ｘ１〜Ｘ４を算出する。この歩行テストにおける判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄの検出には、例えば、変位センサＨＳ１の他に別のセンサを用いて行う。そして、判別分析法に基づいて算出した判別式Ｚ１に変数Ｘ１〜Ｘ４を代入して、一つのグラフに全判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄの特徴的な値を表す（グループ化する）。係数ａ〜ｄは、上記した判別式Ｚ１が、このグラフにおいてグループ化された各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄの特徴的な値の境界を示すように設定する。つまり、判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄが異なる場合に、異なる値の係数ａ〜ｄが設定される。なお、定数Ｃは、判別式Ｚ１の値を調整する値である。このように設定された判別式Ｚ１は、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄの境界において所定の値（例えば、Ｚ１＝０）となる。

図８に係数ａ〜ｄの値の一例を示す。この値（テーブル）は、例えば制御部４１のメモリ（図示略）に記憶される。立脚期前期（判別区間Ｈ２ａ）における判別式Ｚ１（以下、判別式Ｚ１ａとする）は以下の通りとなる。なお、図８に示す係数ａ〜ｄの値は、一例であり、例えば係数ａ〜ｄはマイナスの値を含む。
Ｚ１ａ＝１．０×Ｘ１＋２．０×Ｘ２＋３．０×Ｘ３＋４．０×Ｘ４＋Ｃ
この判別式Ｚ１ａは、立脚期の前期（判別区間Ｈ２ａ）と後期（判別区間Ｈ２ｂ）との境界において、Ｚ１ａ＝０となる。従って、体動検出装置１０（判定部４７）は、出力信号Ｓ１ｂに対して変数Ｘ１〜Ｘ４を算出しつつ、判別式Ｚ１ａに変数Ｘ１〜Ｘ４を代入して、判別式Ｚ１ａの値がマイナス（０以下）となった場合に判別区間Ｈ２ａと判別区間Ｈ２ｂの境界を検出する。判定部４７は、判別式Ｚ１の値がマイナスとなった場合に、上記したテーブルを用いて次の判別区間Ｈ２ｂに応じた係数ａ〜ｄを判別式Ｚ１に設定する。なお、図１０に示す閾値ＴＨ３〜ＴＨ６は、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄにおける判別式Ｚ１がＺ１＝０となるときの出力信号Ｓ１ｂの値を示している。

上記した係数ａ〜ｄの値の大きさは、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄにおける変数Ｘ１〜Ｘ４の重要性を示している。例えば、立脚期前期（判別区間Ｈ２ａ）において係数ａ〜ｄの中で係数ｄ（値が「４」）の値が最も大きい。従って、判別区間Ｈ２ａにおいては、係数ｄに対応する変数Ｘ４が、変数Ｘ１〜Ｘ４の中で最も重要性が高い（区間の判別に寄与する割合が高い）変数であることを示している。

次に、体動検出装置１０の動作の詳細を、図９に示すフローチャートに従って説明する。なお、図９において、図３における処理と同様の処理を行うものについては同一の符号を付して説明を省略する。

判定部４７は、出力信号Ｓ１ｂに基づいて１歩行周期から複数の判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄを検出する。詳述すると、判定部４７は、各区間（立脚期前期及び後期、遊脚期前期及び後期）に応じた係数ａ〜ｄを判別式Ｚ１に設定する。また、判定部４７は、出力信号Ｓ１ｂから変数Ｘ１〜Ｘ４を算出する（ステップ８１）。次いで、判定部４７は、変数Ｘ１〜Ｘ４を判別式Ｚ１に代入する（ステップ８２）。次いで、判定部４７は、判別式Ｚ１が所定の値（例えば、Ｚ１＝０）なった場合に、判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄが切り替わったと判定し（ステップ６５）、その旨の信号を電気刺激制御部４８に出力する。また、判定部４７は、係数ａ〜ｄの値を図８に示すテーブルを用いて変更する。体動検出装置１０は、このような処理を繰り返し行いながら判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄを検出する。なお、このような構成では、判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄに応じて閾値ＴＨ３〜ＴＨ６の値を変更して判定を行うため、上記した実施形態のような１歩行周期の全域において閾値ＴＨ１，ＴＨ２の値が固定される場合（図５参照）に比べて、論理演算の回数等を減らすことができる。

上記した構成では、各判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄに応じて判別式Ｚ１の係数ａ〜ｄ（設定値）を変更することにより、１つの出力信号Ｓ１ａ（出力信号Ｓ１ｂ）から複数の判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄを検出することができる。

また、図１０に示すように、体動検出装置１０は、電極部３４により電気刺激を付与する区間を、判別区間Ｈ２ａ，Ｈ２ｂの両方の区間で行う。また、電極部３５により電気刺激を付与する区間を、判別区間Ｈ２ｂ〜Ｈ２ｄの区間で行う。判別区間Ｈ２ｂにおいては、電極部３４，３５の両方から電気刺激が付与される。つまり、電気刺激を付与する区間を、複数の判別区間Ｈ２ａ〜Ｈ２ｄを組み合わせて行うことができる。これにより、電気刺激の付与（フィードバック）を多様な区間（歩行状態）に応じて行うことができる。

なお、このような構成において、変数Ｘ１〜Ｘ４の算出は、例えば、１歩行周期において任意の判別区間で算出した変数Ｘ１〜Ｘ４の値を、次の歩行周期以降の同じ判別区間において判別式Ｚ１に代入して用いてもよい。また、判別式Ｚ１と上記実施形態の閾値ＴＨ１，ＴＨ２とを組み合わせたて判定を行う構成としてもよい。

なお、上記の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、１歩行周期の分割に用いる入力信号は、検出部（変位センサＨＳ１，ＨＳ２）の出力信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに限らない。例えば、入力信号として立脚期及び遊脚期を予め複数の区間に分割した値（時間）が入力され、この時間に基づいて判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃを設定する構成としてもよい。また、例えば、入力信号として１歩行周期の時間が入力され、この時間を所定の割合で分割して判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃとして設定する構成としてもよい。このような構成では、検出部（変位センサＨＳ１，ＨＳ２）を省略することが可能となる。

・上記実施形態において、変位センサＨＳ１，ＨＳ２の数、種類等は一例であり、適宜変更してもよい。例えば、変位センサＨＳ１を一つ備えた構成としてもよい。また、例えば、変位センサＨＳ１として３軸加速度センサを備え、各軸（例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の出力をそれぞれ別の出力信号として用いてもよい。

・上記実施形態において、変位センサＨＳ１，ＨＳ２と、電極部３４，３５との数は一例であり、適宜変更してもよい。
・上記実施形態において、変位センサＨＳ１，ＨＳ２と、電極部３４，３５とをそれぞれ別の装着部位に設けてもよい。例えば、電極部３４，３５を膝に、変位センサＨＳ１，ＨＳ２を股関節部分に設けてもよい。

・上記実施形態において、装着部１１と本体部１２との接続は、接続ケーブル１３（有線）に限らず、例えば、無線等の他の手段を用いて構成してもよい。
・上記実施形態において、電気刺激制御部４８及び電気刺激部４２を省略した構成としてもよい。このような構成では、例えば、表示部４３に示される判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃの時間等を用いて歩行動作における身体のバランスや施療部位に対するリハビリの評価等を行うことができる。
・上記実施形態において、電極部３４，３５に発生させる電流の発生態様を適宜変更してもよい。例えば、電流値を時間の経過とともに徐々に高くする構成としてもよい。また、例えば、遅延回路等を用いて判別区間Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃの境界から所定時間遅らせて電流を発生させる構成としてもよい。また、例えば、電流の周期（パルス波形の周期）を適宜変更する構成としてもよい。また、例えば、電流を発生させる開始部分を徐々に大きく、終了部分を徐々に小さくするようにしてもよい。また、上記した発生態様を組み合わせた構成としてもよい。

（課題を解決するための手段に関する付記）
〔付記１〕
使用者の１歩行周期を立脚期及び遊脚期に分割する体動検出装置であって、
前記使用者の歩行に応じた入力信号に基づいて前記立脚期及び遊脚期の少なくとも一方を複数の区間に分割する歩行周期分割部を、備えた
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記２〕
付記１に記載の体動検出装置において、
前記使用者の身体に装着され歩行に応じた信号を出力する検出部を備え、
前記歩行周期分割部は、歩行における前記検出部から出力される信号を前記入力信号として入力し、前記入力信号と歩行状態との関係を示す判別式及び閾値の少なくとも一方に基づいて前記立脚期及び遊脚期の少なくとも一方を複数の区間に分割する
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記３〕
請求項２に記載の体動検出装置において、
前記歩行周期分割部は、検出する前記区間に応じて前記判別式に含まれる設定値を変更する
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記４〕
付記１〜３のいずれか一項に記載の体動検出装置において、
前記使用者の身体に電気刺激を付与する電気刺激部と、
分割された前記区間に基づいて前記電気刺激部を制御して使用者の身体に電気刺激を付与する制御部と、を備えた
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記５〕
付記４に記載の体動検出装置において、
前記電気刺激部は、複数の前記区間を組み合わせて電気刺激を付与する
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記６〕
付記１〜５のいずれか一項に記載の体動検出装置において、
前記使用者の身体に装着され歩行に応じた信号を出力する検出部を備え、
前記検出部は、関節の回転位置を検出するためのセンサである
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記７〕
付記６に記載の体動検出装置において、
前記検出部は、使用者の身体の関節を間に挟む位置に設けられる
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記８〕
付記１〜７のいずれか一項に記載の体動検出装置において、
前記使用者の身体に装着され歩行に応じた信号を出力する検出部を備え、
前記検出部は、角速度センサを含む
ことを特徴とする体動検出装置。
〔付記９〕
付記１〜８のいずれか一項に記載の体動検出装置において、
前記使用者の身体に電気刺激を付与する電気刺激部と、
分割された前記区間に基づいて前記電気刺激部を制御して使用者の身体に電気刺激を付与する制御部と、
前記制御部に対して電気刺激を付与する前記区間を使用者が選択可能とする操作部と、を備えた
ことを特徴とする体動検出装置。

１０ ：体動検出装置
１１ ：装着部
１２ ：本体部
１３ ：接続ケーブル
２１ ：大腿装着部
２２ ：下腿装着部
２３ａ：連結部
２３ｂ：連結部
２４ ：大腿正面部
２４ａ：凹部
２４ｂ：背面
２５ ：大腿背面部
２５ａ：先端部
２５ｂ：接続部
２６ ：大腿背面部
２６ａ：先端部
２６ｂ：接続部
２７ ：下腿正面部
２７ａ：凹部
２７ｂ：背面
２８ ：下腿背面部
２８ａ：先端部
２８ｂ：接続部
２９ ：下腿背面部
２９ａ：先端部
２９ｂ：接続部
３１ ：装着孔
３２ ：挿入部
３３ ：挿入部
３４ ：電極部
３４ａ：陽極
３４ｂ：陰極
３５ ：電極部
３５ａ：陽極
３５ｂ：陰極
４１ ：制御部
４２ ：電気刺激部
４３ ：表示部
４４ ：操作部
４５ ：電源部
４６ ：演算処理部
４７ ：判定部（歩行周期分割部）
４８ ：電気刺激制御部（制御部）
４９ ：比較部
５０ ：論理演算部
５１ ：パルス発生部
７１ ：体動検出装置
７２ ：装着部
７３ ：本体部
ＨＳ１：変位センサ
ＨＳ２：変位センサ
Ｚ１ ：判別式
Ｚ１ａ：判別式
Ｈ１ａ：判別区間
Ｈ１ｂ：判別区間
Ｈ１ｃ：判別区間
Ｈ２ａ：判別区間
Ｈ２ｂ：判別区間
Ｈ２ｃ：判別区間
Ｈ２ｄ：判別区間
Ｓ１ａ：出力信号
Ｓ１ｂ：出力信号
Ｓ２ａ：出力信号
Ｓ２ｂ：出力信号
ＳＨ１：判定信号
ＳＨ２：判定信号
ＴＨ１：閾値
ＴＨ２：閾値
Ｂ１ ：進行方向
Ｂ２ ：回転方向
Ｂ３ ：方向
Ｂ４ ：回転方向
Ｂ５ ：回転方向
Ｂ６ ：回転方向

Claims (9)

1. 使用者の身体の関節に対する一方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第１の検出信号を出力する第１の検出部から前記第１の検出信号を受信可能であり、使用者の身体の関節に対する他方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第２の検出信号を出力する第２の検出部から前記第２の検出信号を受信可能であり、前記第１の検出信号と第１の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第１の判定信号のレベルを前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第２の検出信号と第２の閾値とを比較し、論理演算に用いるための第２の判定信号のレベルを前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果に応じて設定し、前記第１の判定信号および前記第２の判定信号を用いて論理演算を実行し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記論理演算の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、
   前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含む、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含む
   体動検出装置。
2. 使用者の身体に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された検出信号を出力する検出部から前記検出信号を受信可能であり、前記検出部から受信した前記検出信号を用いて連続的に得られる値である特徴的な値を算出し、前記検出信号と歩行状態との関係を示す式であり、前記特徴的な値と所定の係数とを乗算する項を複数含む式である判別式および前記特徴的な値に基づいて、前記判別式の計算結果である判別値を算出し、その判別値と閾値とを比較し、歩行動作が１歩行周期を規定する複数の判別区間のうちのいずれの判別区間に対応するかを前記比較の結果に応じて判定する歩行周期分割部を備え、
   前記１歩行周期を規定する複数の判別区間は、立脚期を規定する１もしくは複数の判別区間、および、遊脚期を規定する複数の判別区間を含み、または、立脚期を規定する複数の判別区間、および、遊脚期を規定する１もしくは複数の判別区間を含み、
   前記歩行周期分割部は前記判別区間に応じて前記閾値を設定する
   体動検出装置。
3. 前記歩行周期分割部は、前記判別値が所定の値を取ることに基づいて、歩行動作に対応する前記判別区間が変化したと判定する
   請求項２に記載の体動検出装置。
4. 前記歩行周期分割部は前記判別区間に応じて前記所定の係数を設定する
   請求項２または３に記載の体動検出装置。
5. 前記検出部は、使用者の身体の関節に対する一方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第１の検出信号を出力する第１の検出部、および、使用者の身体の関節に対する他方の部位に装着され、使用者の歩行における脚の動作が反映された第２の検出信号を出力する第２の検出部を含む
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の体動検出装置。
6. 前記第１の検出部および前記第２の検出部の少なくとも一方は関節の回転位置を検出するためのセンサである
   請求項１または５に記載の体動検出装置。
7. 身体に電気刺激を付与する電気刺激部と、
   歩行動作に対応する前記判別区間に基づいて前記電気刺激部を制御する制御部とをさらに備える
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の体動検出装置。
8. 前記制御部は複数の前記電気刺激部に電気刺激を出力させる
   請求項７に記載の体動検出装置。
9. 前記電気刺激部に電気刺激を出力させる前記判別区間を選択するために操作される操作部をさらに備える
   請求項７または８に記載の体動検出装置。