JP6367570B2 - Moving motion analysis apparatus and program - Google Patents

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知広 根岸
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Description

本発明は、加速度センサ(sensor)を用いて人の歩行などの移動運動を評価するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for evaluating a moving motion such as walking of a person using an acceleration sensor.

従来、医療施設や介護施設等において、歩行障害を持つ患者に対するリハビリテーション(rehabilitation)が行われている。   Conventionally, rehabilitation for patients with gait disorders has been performed in medical facilities, nursing homes, and the like.

このリハビリテーションでは、一般的に、患者に適した歩行訓練プログラム(program)を作成したり、患者の回復レベル(level)を把握したりするために、理学療法士などの指導員が、患者の歩行運動を繰り返し評価する。   In this rehabilitation, an instructor, such as a physical therapist, generally uses a patient's gait exercises to create a gait training program suitable for the patient and to understand the patient's recovery level. Is repeatedly evaluated.

一方、近年においては、加速度センサを用いて人の歩行中に生じる加速度を測定し、その測定結果を用いて歩行運動の評価を行う試みが成されている(例えば、特許文献1,要約等参照)。   On the other hand, in recent years, an attempt has been made to measure acceleration generated during walking of a person using an acceleration sensor and to evaluate walking motion using the measurement result (see, for example, Patent Document 1, Abstract, etc.). ).

特開2013−059489号公報JP 2013-059489 A

一般的に、理学療法士などの指導員が患者の歩行運動を評価する場合、指導員は患者の歩行運動を目視で観察し主観的に評価する。そのため、評価結果が指導員の癖や習熟度、評価の時期などの違いによってばらつく傾向にあり、客観的な評価が難しい。   Generally, when an instructor such as a physical therapist evaluates a patient's walking motion, the instructor visually observes the patient's walking motion and evaluates it subjectively. For this reason, the evaluation results tend to vary depending on differences in the instructor's habits, proficiency level, evaluation timing, etc., making it difficult to objectively evaluate.

また、加速度センサを用いた既存の歩行評価技術においても、歩行運動の客観的な評価を可能にする技術は未だ確立されていない。特に、歩行運動の評価を客観的に行う上で、人の一歩ごとの前進動作に掛かる時間を測定することは有用であると考えられるが、そのような測定を行う方法は確立されていない。   Further, even in the existing walking evaluation technology using an acceleration sensor, a technology that enables objective evaluation of walking motion has not been established yet. In particular, it is considered useful to objectively evaluate walking motion, and it is useful to measure the time taken for a person's step-by-step forward movement, but a method for performing such measurement has not been established.

このような事情により、人の歩行などの移動運動における客観的な評価を可能にする技術が望まれている。   Under such circumstances, there is a demand for a technique that enables an objective evaluation in a moving movement such as walking of a person.

第1の観点の発明は、
人に取り付けられた加速度センサから得られた前記人の移動運動中の加速度データに基づいて、前記移動運動を構成する個々の一歩の前進動作について、該一歩の前進動作に掛かる一歩所要時間を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された複数の一歩所要時間に基づいて、前記一歩所要時間の時系列的な変化を表すグラフを生成する生成手段と、を備えた移動運動解析装置を提供する。
The invention of the first aspect
Based on the acceleration data during the movement of the person obtained from an acceleration sensor attached to the person, the time required for one step for the one-step advance movement is specified for each one-step forward movement constituting the movement. Specific means to
There is provided a mobile motion analysis apparatus comprising: generation means for generating a graph representing a time-series change of the one-step required time based on a plurality of one-step required times specified by the specifying means.

第2の観点の発明は、
前記生成手段が、前記人の両方の足による一歩所要時間の時系列的な変化を表すグラフを生成する、上記第1の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the second aspect is
The moving motion analysis apparatus according to the first aspect is provided, wherein the generation means generates a graph representing a time-series change in the time required for one step by both feet of the person.

第3の観点の発明は、
前記生成手段が、前記人の一方の足による一歩所要時間と他方の足による一歩所要時間とが時間軸方向に交互に表されるグラフを生成する、上記第2の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the third aspect is
The mobile motion analysis apparatus according to the second aspect, wherein the generation unit generates a graph in which the time required for one step by one foot of the person and the time required for one step by the other foot are alternately represented in the time axis direction. provide.

第4の観点の発明は、
前記一歩所要時間が、前記人の一方の足による一歩の前進動作の基準時刻から前記人の他方の足による次の一歩の前進動作の基準時刻までの時間である、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the fourth aspect is
From the first aspect, the one-step required time is a time from a reference time of one step forward movement by one person's foot to a reference time of one step forward movement by the other person's foot. A moving motion analysis apparatus according to any one of the three viewpoints is provided.

第5の観点の発明は、
前記加速度データが、前記人の各時刻における前後方向の加速度成分を表す情報を含んでおり、
前記特定手段が、前記前後方向の加速度成分の時間変化を表す波形におけるピーク波形に対応する時刻を、前記人の一歩の前進動作の基準時刻として検出する、上記第4の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the fifth aspect is
The acceleration data includes information representing an acceleration component in the front-rear direction at each time of the person,
The mobile motion analysis apparatus according to the fourth aspect, wherein the specifying means detects a time corresponding to a peak waveform in a waveform representing a time change of the acceleration component in the front-rear direction as a reference time for the forward movement of one step of the person. I will provide a.

第6の観点の発明は、
前記特定手段が、前記ピーク波形の立上りの位置に対応する時刻を前記基準時刻として検出する、上記第5の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the sixth aspect is
The mobile motion analysis apparatus according to the fifth aspect, wherein the specifying unit detects a time corresponding to a rising position of the peak waveform as the reference time.

第7の観点の発明は、
前記一歩所要時間が、前記人の単脚支持期に対応する時間である、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the seventh aspect
The mobile motion analysis apparatus according to any one of the first to third aspects is provided, wherein the one-step required time is a time corresponding to the person's single leg support period.

第8の観点の発明は、
前記グラフが、棒グラフを含む、上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the eighth aspect
The moving motion analysis apparatus according to any one of the first to seventh aspects is provided, wherein the graph includes a bar graph.

第9の観点の発明は、
前記棒グラフが、前記人の一方の足による一歩所要時間を表す棒と、前記人の他方の足による一歩所要時間を表す棒とが、色または模様の違いにより区別されるものである、上記第8の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the ninth aspect is
In the bar graph, the bar representing the time required for one step by one person's foot and the bar representing the time required for one step by the other person's foot are distinguished by a difference in color or pattern. A moving motion analysis apparatus according to eight aspects is provided.

第10の観点の発明は、
前記一歩所要時間に係る特徴量を求める演算手段をさらに備えた、上記第1の観点から第9の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the tenth aspect is
There is provided a mobile motion analysis apparatus according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a calculation means for obtaining a feature amount related to the one-step required time.

第11の観点の発明は、
前記演算手段が、前記特徴量として、前記一方の足による複数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間を表す第1の時間、および/または、前記他方の足による複数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間を表す第2の時間を求める、上記第10の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the eleventh aspect is
The computing means has, as the feature amount, a first time representing a representative one-step required time of a plurality of one-step required times by the one foot and / or a representative of a plurality of one-step required times by the other foot. According to the tenth aspect of the present invention, there is provided a mobile motion analysis apparatus for obtaining a second time representing a typical one-step time.

第12の観点の発明は、
前記演算手段が、前記特徴量として、前記第1の時間と前記第2の時間との差または比を求める、上記第11の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the twelfth aspect is
The mobile motion analysis apparatus according to the eleventh aspect is provided, wherein the calculation means obtains a difference or ratio between the first time and the second time as the feature amount.

第13の観点の発明は、
前記演算手段が、前記特徴量として、前記一方の足による複数の一歩所要時間のばらつきの程度、および/または、前記他方の足による複数の一歩所要時間のばらつきの程度を求める、上記第10の観点から第12の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the thirteenth aspect is
The calculation means obtains, as the feature amount, a degree of variation of a plurality of one-step required times due to the one foot and / or a degree of variation of a plurality of one-step required times due to the other foot. A mobile motion analysis apparatus according to any one of the twelfth aspects from a viewpoint is provided.

第14の観点の発明は、
前記演算手段が、前記特徴量として、前記移動運動中の時間的に前寄りの時間帯における代表的な一歩所要時間と、前記移動運動中の時間的に後寄りの時間帯における代表的な一歩所要時間との間の変化量を求める、上記第10の観点から第13の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the fourteenth aspect is
The computing means has, as the feature quantity, representative one-step required time in the time zone that is closer to the front during the moving motion and representative one step in the time zone that is later in the time than the moving motion. A moving motion analysis apparatus according to any one of the tenth to thirteenth aspects for obtaining a change amount with respect to a required time is provided.

第15の観点の発明は、
前記変化量が、前記前寄りの時間帯における一方の足による1以上の所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間と、前記後寄りの時間帯における該一方の足による前記所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間との間の変化量である、上記第14の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the fifteenth aspect is
The amount of change is a typical one-step required time of one or more predetermined steps by one foot in the front time zone and the predetermined number of one foot by the one foot in the rear time zone. The mobile motion analysis apparatus according to the fourteenth aspect, which is the amount of change between the time required for one step and the time required for one step, is provided.

第16の観点の発明は、
前記変化量が、前記前寄りの時間帯における両方の足による2以上の所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間と、前記後寄りの時間帯における該両方の足による前記所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間との間の変化量である、上記第14の観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the sixteenth aspect is
The amount of change is a typical one-step required time of two or more predetermined steps required by both feet in the front time zone, and the predetermined number of both footes in the rear time zone. The mobile motion analysis apparatus according to the fourteenth aspect, which is the amount of change between the time required for one step and the time required for one step, is provided.

第17の観点の発明は、
前記グラフ及び特徴量を表示するよう表示手段を制御する表示制御手段を備えた、上記第10の観点から第16の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
The invention of the seventeenth aspect is
A mobile motion analysis apparatus according to any one of the tenth to sixteenth aspects, comprising display control means for controlling display means to display the graph and the feature amount.

第18の観点の発明は、
人に取り付けられた加速度センサと、
前記加速度センサから得られた前記人の移動運動中の加速度データに基づいて、前記移動運動を構成する個々の一歩の前進動作について、該一歩の前進動作に掛かる一歩所要時間を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された複数の一歩所要時間に基づいて、前記一歩所要時間の時系列的な変化を表すグラフを生成する生成手段と、を備えた移動運動解析システムを提供する。
The invention of the eighteenth aspect is
An acceleration sensor attached to a person,
Specifying means for identifying a time required for one step of the forward movement of each step of the forward movement of each step constituting the movement based on acceleration data during the movement of the person obtained from the acceleration sensor; ,
There is provided a mobile motion analysis system comprising: generation means for generating a graph representing a time-series change in the time required for one step based on a plurality of time required for one step specified by the specifying means.

第19の観点の発明は、
人に取り付けられた加速度センサから得られた前記人の移動運動中の加速度データに基づいて、前記移動運動を構成する個々の一歩の前進動作について、該一歩の前進動作に掛かる一歩所要時間を特定するステップと、
前記特定手段により特定された複数の一歩所要時間に基づいて、前記一歩所要時間の時系列的な変化を表すグラフを生成するステップと、を備えた移動運動解析方法を提供する。
The invention of the nineteenth aspect is
Based on the acceleration data during the movement of the person obtained from an acceleration sensor attached to the person, the time required for one step for the one-step advance movement is specified for each one-step forward movement constituting the movement. And steps to
And generating a graph representing a time-series change of the one-step required time based on a plurality of one-step required times specified by the specifying means.

第20の観点の発明は、
コンピュータを、上記第1の観点から第17の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置として機能させるためのプログラムを提供する。
The invention of the twentieth aspect is
A program for causing a computer to function as the mobile motion analysis apparatus according to any one of the first to seventeenth aspects is provided.

上記観点の発明によれば、人の移動運動の客観的な評価を可能にする。   According to the invention of the above aspect, it is possible to objectively evaluate a person's movement.

歩行解析システムの構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of a walk analysis system. 加速度センサモジュール及び歩行解析装置のハードウェアの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hardware of an acceleration sensor module and a walk analysis apparatus. 加速度センサモジュール及び歩行解析装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of an acceleration sensor module and a walk analysis apparatus. 加速度データ解析部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of an acceleration data analysis part. 歩行解析システムにおける処理の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of the process in a walk analysis system. サンプル加速度データに基づいて生成された左右方向加速度波形、前後方向加速度波形、及び上下方向加速度波形を示す図である。It is a figure which shows the left-right direction acceleration waveform, the front-back direction acceleration waveform, and the up-down direction acceleration waveform which were produced | generated based on the sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて生成された左右方向加速度波形、前後方向加速度波形、及び上下方向加速度波形の拡大図である。It is an enlarged view of a left-right direction acceleration waveform, a front-rear direction acceleration waveform, and a vertical direction acceleration waveform generated based on sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて得られた、重力加速度が除去された各方向の加速度成分の平方二乗和の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the square sum of squares of the acceleration component of each direction from which gravity acceleration was removed obtained based on sample acceleration data. 歩行期間特定部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of a walk period specific | specification part. 歩行期間特定処理の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of a walk period specific process. サンプル加速度データに基づいて算出された前後・上下加速度特徴量の時間変化を表す波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform showing the time change of the longitudinal / vertical acceleration feature-value calculated based on sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて得られた二値化データDの時間変化を表す波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform showing the time change of the binarization data D obtained based on sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて得られた二値化データDの時間変化を表す波形の拡大図である。It is an enlarged view of the waveform showing the time change of the binarized data D obtained based on sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて得られた二値化データばらつき量σの時間変化を表す波形と閾値THとを表す図である。It is a figure showing the waveform and threshold value TH which represent the time change of the binarized data variation | change_quantity (sigma) obtained based on sample acceleration data. サンプル加速度データに基づいて生成された加速度波形W,Wy,Wzに、解析対象として決定された歩行期間R′を重ねて表した図である。FIG. 6 is a diagram in which a walking period R ′ determined as an analysis target is superimposed on acceleration waveforms W x , W y , W z generated based on sample acceleration data. ステップ基準時刻検出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of a step reference time detection part. ステップ基準時刻検出処理の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of a step reference time detection process. サンプル加速度データに基づく前後方向加速度波形ayの拡大図である。It is an enlarged view of the longitudinal acceleration waveform a y based on sample acceleration data. yの隣接時刻間の変化量Δayの時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing the time variation of the variation .DELTA.a y between adjacent time a y. Δayの負値削除済みデータ値Δay′の時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing the time variation of the negative values deleted data values .delta.a y 'of .delta.a y. Δay′のスムージング済データ値Syの時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing a time change of the smoothed-data-value S y of .delta.a y '. yの二乗値Cyの時間変化を表す波形を示すグラフである。It is a graph showing a waveform representing the time variation of the squared value C y of S y. yのオフセットデータOSDの時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing the time variation of the offset data OSD for C y. yのオフセット削除済みデータ値Cy′の時間変化を表す波形を示す図である。Is a diagram showing a waveform representing the time variation of the C offset deleted data value C y of y '. y′の二乗値Fyの時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing a time change of the square value F y of C y '. yの正規化済みデータ値Fy′の時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing the time variation of F normalized data values F y of y '. y′の隣接時刻間の変化量ΔFy′の時間変化を表す波形を示す図である。It is a diagram showing a waveform representing the time variation of 'variation [Delta] F y between adjacent time' F y. 前後方向加速度波形Wy′上に、検出されたステップ基準時刻を黒丸ドットで示したものである。The detected step reference time is indicated by a black dot on the longitudinal acceleration waveform W y ′. 上下加速度波形Wzと歩行位相との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vertical acceleration waveform Wz and a walk phase. ステップ波形グラフ生成部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of a step waveform graph production | generation part. ステップ波形グラフ生成処理の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of a step waveform graph production | generation process. ステップ時間を説明するための図である。It is a figure for demonstrating step time. 通常の歩行によるステップ時間の時系列的な変化を表すグラフの一例を表す図である。It is a figure showing an example of the graph showing the time-sequential change of the step time by normal walking. 右膝を金属棒で固定した歩行によるステップ時間の時系列的な変化を表すグラフの一例を表す図である。It is a figure showing an example of the graph showing the time-sequential change of the step time by the walk which fixed the right knee with the metal stick.

以下、発明の実施形態について説明する。なお、これにより発明は限定されない。   Embodiments of the invention will be described below. The invention is not limited thereby.

図1は、歩行解析システム(system)1の構成を概略的に示す図である。なお、歩行解析システム1は、発明における移動運動解析システムの一例である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a gait analysis system (system) 1. The gait analysis system 1 is an example of the movement analysis system in the invention.

歩行解析システム1は、図1に示すように、加速度センサモジュール(sensor module)2と、歩行解析装置3とを有している。加速度センサモジュール2は、患者10の背面の腰部中央等に、粘着パッド(pad)やバンド(band)等により装着される。歩行解析装置3は、操作者11が携帯したり操作したりして使用される。なお、歩行解析装置3は、発明における移動運動解析装置の一例である。   The walking analysis system 1 includes an acceleration sensor module 2 and a walking analysis device 3 as shown in FIG. The acceleration sensor module 2 is attached to the center of the lower back of the patient 10 using an adhesive pad or a band. The walking analysis device 3 is used by the operator 11 to carry or operate. The walking analysis device 3 is an example of the mobile motion analysis device in the invention.

図2は、加速度センサモジュール2及び歩行解析装置3のハードウェア(hardware)の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the acceleration sensor module 2 and the walking analysis device 3.

図2に示すように、加速度センサモジュール2は、プロセッサ(processor)21と、加速度センサ22と、メモリ(memory)23と、通信I/F(interface)24と、バッテリ(battery)25とを有している。歩行解析装置3は、例えば、スマートフォン(smart phone)、タブレット型コンピュータ(tablet computer)、ノートパソコン(note PC)などのコンピュータ端末であり、プロセッサ31と、ディスプレイ(display)32と、操作部33と、メモリ34と、通信I/F35と、バッテリ36とを有している。なお、プロセッサ21及びプロセッサ31は、それぞれ、単一のプロセッサに限定されず、複数のプロセッサである場合も考えられる。   As shown in FIG. 2, the acceleration sensor module 2 includes a processor 21, an acceleration sensor 22, a memory 23, a communication I / F (interface) 24, and a battery 25. doing. The gait analysis device 3 is a computer terminal such as a smart phone, a tablet computer, or a notebook PC, and includes a processor 31, a display 32, an operation unit 33, and the like. , A memory 34, a communication I / F 35, and a battery 36. Note that the processor 21 and the processor 31 are not limited to a single processor, but may be a plurality of processors.

図3は、加速度センサモジュール2及び歩行解析装置3の機能的な構成を示す機能ブロック(block)図である。   FIG. 3 is a functional block diagram showing functional configurations of the acceleration sensor module 2 and the walking analysis device 3.

加速度センサモジュール2は、図3に示すように、加速度センサ部201と、サンプリング(sampling)部202と、送信部203とを有している。なお、サンプリング部202及び送信部203は、プロセッサ21がメモリ23に記憶されている所定のプログラム(program)を読み出して実行することにより実現される。   As shown in FIG. 3, the acceleration sensor module 2 includes an acceleration sensor unit 201, a sampling unit 202, and a transmission unit 203. The sampling unit 202 and the transmission unit 203 are realized by the processor 21 reading out and executing a predetermined program stored in the memory 23.

加速度センサ部201は、センサ本体を基準とした3次元直交座標系におけるx,y,zの各軸方向の加速度成分について、その加速度成分に応じたアナログ(analog)信号をほぼリアルタイム(real time)に出力する。   The acceleration sensor unit 201 outputs an analog signal corresponding to the acceleration component in almost real time with respect to the acceleration component in each of the x, y, and z axes in the three-dimensional orthogonal coordinate system based on the sensor body. Output to.

サンプリング部202は、そのアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル(digital)の加速度データに変換する。サンプリング周波数は、例えば128Hzである。サンプリング部202は、例えば、1g(重力加速度)=9.8m/s2=加速度データ値128となるスケール(scale)で、加速度データを出力する。なお、ここでは、加速度成分の正負は、右側寄り、前側寄り、上側寄りをそれぞれ正とする。 The sampling unit 202 samples the analog signal at a predetermined sampling frequency and converts it into digital acceleration data. The sampling frequency is, for example, 128 Hz. The sampling unit 202 outputs acceleration data at a scale where, for example, 1 g (gravitational acceleration) = 9.8 m / s 2 = acceleration data value 128. Here, the positive and negative acceleration components are positive on the right side, on the front side, and on the upper side.

送信部203は、サンプリングされた各時刻における加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムにて無線で送信する。   The transmission unit 203 wirelessly transmits the acceleration data representing the sampled acceleration component at each time in almost real time.

なお、本例では、加速度センサモジュール2は、センサ本体のx軸方向、y軸方向及びz軸方向が、それぞれ、患者10のRL(Right-Left)方向、AP(Anterior-Posterior)方向及びSI(Superior-Inferior)方向と一致するように取り付けられる。RL方向、AP方向及びSI方向は、それぞれサジタル(sagittal)方向、コロナル(coronal)方向及びアキシャル(axial)方向とも言う。また、本例では、加速度センサモジュール2の姿勢(傾き)は、患者10の歩行中において変化しないものと仮定する。   In this example, in the acceleration sensor module 2, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction of the sensor body are the RL (Right-Left) direction, AP (Anterior-Posterior) direction, and SI of the patient 10, respectively. (Superior-Inferior) It is attached to match the direction. The RL direction, the AP direction, and the SI direction are also referred to as a sagittal direction, a coronal direction, and an axial direction, respectively. In this example, it is assumed that the posture (inclination) of the acceleration sensor module 2 does not change while the patient 10 is walking.

歩行解析装置3は、図3に示すように、操作部301と、ディスプレイ部302と、患者情報受付部303と、受信部304と、加速度データ取得制御部305と、加速度データ解析部307と、表示制御部310と、記憶部312とを有している。患者情報受付部303、加速度データ取得制御部305、加速度データ解析部307、及び表示制御部310は、プロセッサ31がメモリ34に記憶されている所定のプログラムを読み出して実行することにより実現される。   As shown in FIG. 3, the gait analysis device 3 includes an operation unit 301, a display unit 302, a patient information reception unit 303, a reception unit 304, an acceleration data acquisition control unit 305, an acceleration data analysis unit 307, A display control unit 310 and a storage unit 312 are included. The patient information reception unit 303, the acceleration data acquisition control unit 305, the acceleration data analysis unit 307, and the display control unit 310 are realized by the processor 31 reading and executing a predetermined program stored in the memory 34.

操作部301は、操作者11の操作を受け付ける。操作部301は、例えば、タッチパネル(touch panel)、タッチパッド(touch pad)、キーボード(keyboard)、マウス(mouse)などにより構成されている。なお、操作者11は、例えば、理学療法士などの指導員である。   The operation unit 301 receives an operation of the operator 11. The operation unit 301 includes, for example, a touch panel, a touch pad, a keyboard, a mouse, and the like. The operator 11 is an instructor such as a physical therapist, for example.

ディスプレイ部302は、画像を表示する。ディスプレイ部302は、例えば、液晶パネル、有機ELパネルなどにより構成されている。   The display unit 302 displays an image. The display unit 302 is configured by, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or the like.

患者情報受付部303は、患者情報の入力を受け付け、入力された患者情報を記憶部312に記憶させる。   The patient information accepting unit 303 accepts input of patient information and causes the storage unit 312 to store the input patient information.

受信部304は、加速度センサモジュール2の送信部203から送信された加速度データを無線で受信する。なお、送信部203と受信部304との無線通信には、例えば、ブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の規格を用いることができる。   The reception unit 304 wirelessly receives the acceleration data transmitted from the transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2. Note that standards such as Bluetooth (registered trademark) can be used for wireless communication between the transmission unit 203 and the reception unit 304, for example.

加速度データ取得制御部305は、操作者11による操作に基づいて加速度データを取得するよう受信部304及び記憶部312を制御する。   The acceleration data acquisition control unit 305 controls the reception unit 304 and the storage unit 312 to acquire acceleration data based on an operation by the operator 11.

加速度データ解析部307は、取得された加速度データを解析して、その解析結果を出力する。加速度データ解析部307の詳細については後述する。   The acceleration data analysis unit 307 analyzes the acquired acceleration data and outputs the analysis result. Details of the acceleration data analysis unit 307 will be described later.

表示制御部310は、ディスプレイ部302の画面に、少なくとも加速度データの解析結果を含む種々の画像や文字情報などを表示するようディスプレイ部302を制御する。   The display control unit 310 controls the display unit 302 to display various images, character information, and the like including at least the analysis result of the acceleration data on the screen of the display unit 302.

記憶部312は、入力された患者情報、取得された加速度データ、加速度データの解析結果などを記憶する。なお、これらの情報は、必要に応じて、歩行解析装置3に接続されたデータベース(database)41に転送されたり、外付けのDVD−ROM、メモリカード(memory card)などの媒体や、インターネット(internet)を介して接続された外部の媒体などを含む記憶媒体42に保存されたりする。   The storage unit 312 stores input patient information, acquired acceleration data, an analysis result of acceleration data, and the like. These pieces of information are transferred to a database 41 connected to the gait analysis device 3 as necessary, or a medium such as an external DVD-ROM or a memory card, the Internet ( or stored in a storage medium 42 including an external medium connected via the internet.

ここで、加速度データ解析部307の詳細について説明する。加速度データ解析部307は、取得された加速度データに対して解析処理を行い、その解析結果を出力する。解析処理は、複数用意されている。加速度データ解析部307は、操作者11によって指定された解析処理を実行する。本例では、実行する解析処理として、取得された加速度データが担持する加速度成分の時間変化を表す加速度波形を生成し、その加速度波形から患者10の個々の一歩の前進動作に掛かった時間であるステップ時間(一歩所要時間)を求め、求めたステップ時間時間をグラフ化する処理を想定する。   Here, details of the acceleration data analysis unit 307 will be described. The acceleration data analysis unit 307 performs analysis processing on the acquired acceleration data and outputs the analysis result. A plurality of analysis processes are prepared. The acceleration data analysis unit 307 executes analysis processing specified by the operator 11. In this example, as an analysis process to be executed, an acceleration waveform representing a time change of the acceleration component carried by the acquired acceleration data is generated, and the time taken for each step forward of the patient 10 from the acceleration waveform. Assume a process of obtaining a step time (time required for one step) and graphing the obtained step time.

図4は、加速度データ解析部307の機能的な構成を示す機能ブロック図である。加速度データ解析部307は、上記の機能を実現させるため、図4に示すように、加速度成分特定部71と、加速度波形生成部72と、歩行期間特定部73と、ステップ基準時刻検出部74と、ステップ時間グラフ生成部75とを有している。   FIG. 4 is a functional block diagram showing a functional configuration of the acceleration data analysis unit 307. In order to realize the above function, the acceleration data analysis unit 307 includes an acceleration component specifying unit 71, an acceleration waveform generating unit 72, a walking period specifying unit 73, and a step reference time detecting unit 74, as shown in FIG. And a step time graph generation unit 75.

加速度成分特定部71は、取得された加速度データに基づいて、データ取得期間の各サンプリング時刻における患者10の左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ax,ay,azをそれぞれ特定する。本例では、これらの加速度成分ax,ay,azは、重力加速度gの成分を除去して、患者10の純粋な運動により生じた加速度成分として算出し特定することを想定する。ただし、より簡便に、重力加速度gの成分を含む形で特定してもよい。また、左右方向、前後方向及び上下方向は、それぞれ、水平左右方向、水平進行方向及び鉛直方向を想定する。ただし、より簡便に、加速度センサモジュール2のセンサ本体を基準としたx軸方向、y軸方向及びz軸方向としてもよい。 Based on the acquired acceleration data, the acceleration component specifying unit 71 specifies acceleration components a x , a y , and a z in the horizontal direction, the front-rear direction, and the vertical direction of the patient 10 at each sampling time in the data acquisition period. . In this example, it is assumed that these acceleration components a x , a y , and a z are calculated and specified as acceleration components generated by pure motion of the patient 10 by removing the gravitational acceleration g component. However, it may be specified more simply in a form including the component of gravitational acceleration g. Further, the horizontal direction, the front-rear direction, and the vertical direction are assumed to be a horizontal left-right direction, a horizontal traveling direction, and a vertical direction, respectively. However, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction based on the sensor body of the acceleration sensor module 2 may be more simply used.

加速度波形生成部72は、算出された各方向の各サンプリング時刻における加速度成分ax,ay,azに基づいて、左右方向の加速度成分axの時間変化を表す左右加速度波形Wx、前後方向の加速度成分ayの時間変化を表す前後加速度波形Wy、上下方向の加速度成分azの時間変化を表す上下加速度波形Wzをそれぞれ生成する。 The acceleration waveform generation unit 72 generates a left-right acceleration waveform W x representing a temporal change in the left-right acceleration component a x based on the calculated acceleration components a x , a y , a z at each sampling time in each direction. A longitudinal acceleration waveform W y representing a temporal change in the acceleration component a y in the direction and a vertical acceleration waveform W z representing a temporal change in the acceleration component a z in the vertical direction are generated.

歩行期間特定部73は、生成された加速度波形に基づいて、加速度データ取得期間の中で患者10が実際に歩行を行っている期間(以下、歩行期間ともいう)を特定する。   Based on the generated acceleration waveform, the walking period specifying unit 73 specifies a period during which the patient 10 is actually walking in the acceleration data acquisition period (hereinafter also referred to as a walking period).

ステップ基準時刻検出部74は、特定された歩行期間中の加速度波形に基づいて、それぞれが患者10の一歩の前進動作に対応する複数のステップ基準時刻を検出する。   The step reference time detection unit 74 detects a plurality of step reference times, each corresponding to one step forward movement of the patient 10, based on the specified acceleration waveform during the walking period.

ステップ時間グラフ生成部75は、検出されたステップ基準時刻に基づいて、歩行運動を構成する個々の一歩の前進動作について、その一歩の前進動作に掛かる時間であるステップ時間(一歩所要時間)を求める。そして、このステップ時間の時系列的な変化を表すグラフを生成する。また、ステップ時間グラフ生成部75は、求められたステップ時間に基づいて、患者10の歩行評価に有用な種々の特徴量を算出する。   Based on the detected step reference time, the step time graph generation unit 75 obtains a step time (time required for one step), which is a time required for the one-step forward motion, for each one-step forward motion constituting the walking motion. . And the graph showing the time-sequential change of this step time is produced | generated. In addition, the step time graph generation unit 75 calculates various feature amounts useful for walking evaluation of the patient 10 based on the obtained step time.

これより、歩行解析システム1における処理の流れについて説明する。   Hereafter, the flow of processing in the walking analysis system 1 will be described.

図5は、歩行解析システム1における処理の流れを示すフロー(flow)図である。   FIG. 5 is a flow diagram showing the flow of processing in the gait analysis system 1.

ステップ(step)S1では、患者情報受付部303が、患者情報の入力を受け付け、入力された患者情報を記憶部312に記憶させる。ここでは、操作者11が、歩行解析装置3の操作部301を操作して、患者10の患者情報を直接入力する。患者情報受付部303は、その直接入力された患者情報を記憶部312に記憶させる。患者情報には、例えば、患者のID番号、氏名、年齢、性別、生年月日などが含まれる。なお、後述する患者10の加速度データやこの加速度データの解析結果などは、この患者情報と対応付けて記憶部312に記憶される。   In step S <b> 1, the patient information reception unit 303 receives input of patient information and causes the storage unit 312 to store the input patient information. Here, the operator 11 directly inputs the patient information of the patient 10 by operating the operation unit 301 of the gait analyzer 3. The patient information receiving unit 303 stores the directly input patient information in the storage unit 312. The patient information includes, for example, the patient ID number, name, age, sex, date of birth, and the like. It should be noted that acceleration data of the patient 10 to be described later, an analysis result of the acceleration data, and the like are stored in the storage unit 312 in association with the patient information.

ステップS2では、加速度データ取得制御部305が、受信部304及び記憶部312を制御して、患者10の各時刻tiにおける加速度データを取得する。ここでは、まず、操作者11が、患者10の腰部に加速度センサモジュール2を取り付ける。そして、操作者11は、歩行解析装置3の操作部31により、加速度データの取得開始操作を行う。加速度データ取得制御部305は、この操作に応答して、受信部304に加速度データの受信を開始させ、記憶部312にその受信された加速度データの記憶を開始させる。次に、患者10に、自身の標準的な歩行速度でしばらく歩行してもらう。歩行は、通常、距離にして5m〜20m程度、時間にして20秒〜3分程度、歩数にして10歩〜40歩程度である。加速度センサモジュール2のサンプリング部202は、加速度センサ部201の出力に基づいて、患者10の歩行中におけるx軸方向、y軸方向、z軸方向それぞれの加速度成分Ax,Ay,Azをサンプリングして計測する。加速度センサモジュール2の送信部203は、計測された加速度成分を表す加速度データをほぼリアルタイムで送信する。この間、受信部304は、送信部203から送信された加速度データを順次受信し、記憶部312は、その受信された加速度データを記憶する。患者10の歩行が終了したら、操作者11は、操作部31により加速度データの取得終了操作を行う。加速度データ取得制御部305は、この操作に応答して、受信部304に加速度データの受信を終了させる。これにより、加速度データの取得開始操作が成されてから取得終了操作が成されるまでの期間が実質的に加速度データ取得期間となり、この期間の各サンプリング時刻における各方向の加速度データが取得される。 In step S2, the acceleration data acquisition control unit 305 controls the reception unit 304 and the storage unit 312 to acquire acceleration data of the patient 10 at each time t i . Here, first, the operator 11 attaches the acceleration sensor module 2 to the waist of the patient 10. Then, the operator 11 performs an acceleration data acquisition start operation using the operation unit 31 of the walking analysis apparatus 3. In response to this operation, the acceleration data acquisition control unit 305 causes the reception unit 304 to start receiving acceleration data, and causes the storage unit 312 to start storing the received acceleration data. Next, the patient 10 is allowed to walk for a while at his / her standard walking speed. Walking is usually about 5 to 20 m in distance, about 20 seconds to 3 minutes in time, and about 10 to 40 steps in number of steps. Based on the output of the acceleration sensor unit 201, the sampling unit 202 of the acceleration sensor module 2 calculates acceleration components A x , A y , and A z in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction during walking of the patient 10. Sampling and measuring. The transmission unit 203 of the acceleration sensor module 2 transmits acceleration data representing the measured acceleration component almost in real time. During this time, the receiving unit 304 sequentially receives the acceleration data transmitted from the transmitting unit 203, and the storage unit 312 stores the received acceleration data. When the walking of the patient 10 is completed, the operator 11 performs an operation for ending acquisition of acceleration data using the operation unit 31. In response to this operation, the acceleration data acquisition control unit 305 causes the reception unit 304 to finish receiving the acceleration data. As a result, the period from when the acceleration data acquisition start operation is performed to when the acquisition end operation is performed is substantially the acceleration data acquisition period, and acceleration data in each direction at each sampling time in this period is acquired. .

ステップS3では、加速度データ解析部307が、加速度データに対して実行する解析処理を設定する。例えば、操作者11が、操作部301を操作して、取得した加速度データをグラフ化して表示したり、取得した加速度データを解析してその結果を表示したりする複数の機能の中から、実行させたい所望の機能を選択する。加速度データ解析部307は、その選択された機能に応じて、実行させる解析処理を設定する。本例では、操作者11は、患者10のステップ時間の時系列的な変化を表すグラフと、ステップ時間を用いた特徴量とを表示する機能を選択するものとする。このような機能によれば、患者10の歩行中における一歩一歩の前進動作に掛かる時間やその時間変化、左右の違い(バランス)などを容易に認識することができる。その結果、操作者11は、患者10の歩行運動における左右の足の動きのバランスや安定性、疲れ具合などを理解することができる。   In step S3, the acceleration data analysis unit 307 sets an analysis process to be performed on the acceleration data. For example, the operator 11 operates the operation unit 301 to display the acquired acceleration data as a graph, or analyzes the acquired acceleration data and displays the result. Select the desired function you want to have. The acceleration data analysis unit 307 sets an analysis process to be executed according to the selected function. In this example, it is assumed that the operator 11 selects a function that displays a graph representing a time-series change in the step time of the patient 10 and a feature amount using the step time. According to such a function, it is possible to easily recognize the time required for a step-by-step advance operation while the patient 10 is walking, the time change thereof, the difference between the left and right (balance), and the like. As a result, the operator 11 can understand the balance and stability of the left and right foot movements in the walking motion of the patient 10, the degree of fatigue, and the like.

ステップS4では、加速度成分算出部71が、取得された加速度データを記憶部312から読み出し、当該加速度データに基づいて、加速度データ取得期間の各サンプリング時刻における患者10の左右方向、前後方向及び上下方向の加速度成分ax,ay,azを算出あるいは特定する。なお、ここでは、加速度データが表す加速度から重力加速度gの成分を除去する処理を含む所定のアルゴリズム(algorithm)を用いて、各サンプリング時刻及び各方向の加速度成分を算出する。算出された加速度成分は、記憶部312に送信され記憶される。 In step S4, the acceleration component calculation unit 71 reads out the acquired acceleration data from the storage unit 312, and based on the acceleration data, the left-right direction, the front-rear direction, and the vertical direction of the patient 10 at each sampling time in the acceleration data acquisition period. Acceleration components a x , a y , and a z are calculated or specified. Here, the acceleration components in each sampling time and each direction are calculated using a predetermined algorithm (algorithm) including a process of removing the gravitational acceleration g component from the acceleration represented by the acceleration data. The calculated acceleration component is transmitted to and stored in the storage unit 312.

ステップS5では、加速度波形生成部72が、ステップS4で算出された患者10の各サンプリング時刻における左右方向加速度成分ax、前後方向加速度成分ay、及び上下方向加速度成分azに基づいて、左右方向加速度波形Wx、前後方向加速度波形Wy、及び上下方向加速度波形Wzを生成する。本例では、加速度波形生成部72は、加速度成分の各方向ごとに、加速度データの取得開始時点からの経過時間(時刻)と加速度成分とを2軸とした2次元座標系Kにおいて、各時刻tiでの加速度成分a(i)に対応するデータ点[a(i), ti]をそれぞれプロットすることにより加速度波形を生成する。加速度波形は、必要に応じて、平滑化処理やスムージング処理を行って滑らかな曲線にする。 In step S5, the acceleration waveform generation unit 72 generates a left-right acceleration component a x , a longitudinal acceleration component a y , and a vertical acceleration component a z at each sampling time of the patient 10 calculated in step S4. A direction acceleration waveform W x , a longitudinal acceleration waveform W y , and a vertical acceleration waveform W z are generated. In this example, the acceleration waveform generation unit 72 performs each time in a two-dimensional coordinate system K having two axes of an elapsed time (time) from the acceleration data acquisition start time and an acceleration component for each direction of the acceleration component. data points corresponding to the acceleration component a (i) at t i [a (i), t i] to generate the acceleration waveform by plotting, respectively. The acceleration waveform is smoothed and smoothed as necessary to form a smooth curve.

図6は、サンプル加速度データに基づいて生成された左右方向加速度波形Wx、前後方向加速度波形Wy、及び上下方向加速度波形Wzを示す図である。横軸は、加速度データ取得開始から経過した時間t(秒)であり、縦軸は、加速度データ値ax,ay,az(重力加速度g/128)である。このサンプル加速度データは、約40秒間に渡って取得されたものである。このサンプル加速度データを取得する際に、被検者は、時間t=7秒あたりで歩行を開始し、途中の時間t=20〜23秒あたりで歩行を一時停止してしゃがみ込み、時間t=35秒あたりで歩行を終了している。生成された加速度波形には、被検者のそのような動作による加速度成分の変化が現れている。 FIG. 6 is a diagram showing a left-right acceleration waveform W x , a longitudinal acceleration waveform W y , and a vertical acceleration waveform W z generated based on the sample acceleration data. The horizontal axis represents time t (seconds) elapsed from the start of acceleration data acquisition, and the vertical axis represents acceleration data values a x , a y , a z (gravity acceleration g / 128). This sample acceleration data is acquired for about 40 seconds. When acquiring this sample acceleration data, the subject starts walking around time t = 7 seconds, pauses walking around time t = 20-23 seconds, and crouches, and time t = Walking has been completed around 35 seconds. In the generated acceleration waveform, a change in acceleration component due to such movement of the subject appears.

図7は、サンプル加速度データに基づいて生成された左右方向加速度波形Wx、前後方向加速度波形Wy、及び上下方向加速度波形Wzの拡大図である。 FIG. 7 is an enlarged view of the lateral acceleration waveform W x , the longitudinal acceleration waveform W y , and the vertical acceleration waveform W z generated based on the sample acceleration data.

人の歩行運動では、通常、一方の足の踵着地、他方の足のつま先蹴り、他方の足の踵着地、一方の足のつま先蹴りという4つの動作がこの順番で繰り返し行われる。   In a human walking movement, normally, four operations are repeated in this order: landing on one foot, kicking the toe of the other foot, landing on the other foot, and kicking the toe of one foot.

上下方向加速度波形Wzにおいては、図7に示すように、歩行運動を構成する上記4つの動作の各々に対応して、波高値が一定以上となる極大値すなわちピーク波形を取ることが知られている。また、一方(他方)の足の踵着地から他方(一方)の足のつま先蹴りまでの時間は、相対的に短くなり、一方(他方)の足のつま先蹴りから同じ一方(他方)の足の踵着地までの時間は、相対的に長くなる。また、上下方向加速度波形Wzにおいて、踵着地のピーク波形は相対的に緩やかな山を描くが、つま先蹴りのピーク波形は相対的に急峻な山を描く。 In the vertical acceleration waveform Wz , as shown in FIG. 7, it is known that a maximum value, that is, a peak waveform, in which the peak value becomes a certain value or more corresponding to each of the above four operations constituting the walking motion is taken. ing. Also, the time from the foot landing of one (other) foot to the toe kick of the other (one) foot is relatively short, and the same one (other) foot from the one (other) foot toe kick The time to landing is relatively long. In the vertical acceleration waveform W z , the peak waveform of the heel landing draws a relatively gentle mountain, while the peak waveform of the toe kick draws a relatively steep mountain.

前後方向加速度波形Wzにおいては、図7に示すように、一方の足の踵着地から他方の足のつま先蹴りまでの一歩の前進動作と、他方の足の踵着地から一方の足のつま先蹴りまでの一歩の前進動作と対応して、波高が一定以上となる極大値すなわちピーク波形を取ることが知られている。   In the longitudinal acceleration waveform Wz, as shown in FIG. 7, one step forward movement from the landing position of one foot to the toe kick of the other foot, and from the landing position of the other foot to the toe kick of one foot Corresponding to the one-step forward movement, it is known to take a maximum value, that is, a peak waveform, at which the wave height becomes a certain level or more.

図5に戻り、ステップS6では、歩行期間特定部73が、加速度データ取得期間の中で歩行期間を特定する。一般的に、加速度データ取得期間には、患者10が歩行を行っている期間と歩行を行っていない期間とが含まれている。歩行を行っていない期間としては、例えば、加速度データの取得を開始してから患者10が歩行を開始するまでの期間、患者10が歩行を終了してから加速度データの取得を終了するまでの期間、患者10が歩行中に一時的に歩行を止めてしまう期間などが挙げられる。一方、解析対象に歩行を行っていない期間の加速度データが含まれていると、正しい解析を行うことができない。そこで、ここでは、解析処理を行う前に、加速度データ取得期間の中で歩行期間を特定し、その歩行期間における加速度データを解析処理の対象として決定する。   Returning to FIG. 5, in step S <b> 6, the walking period specifying unit 73 specifies the walking period in the acceleration data acquisition period. In general, the acceleration data acquisition period includes a period during which the patient 10 is walking and a period during which the patient 10 is not walking. Examples of the period during which walking is not performed include, for example, a period from the start of acquisition of acceleration data until the patient 10 starts to walk, and a period from the end of walking of the patient 10 to the end of acquisition of acceleration data. A period during which the patient 10 temporarily stops walking while walking can be cited. On the other hand, if the analysis target includes acceleration data during a period when walking is not performed, correct analysis cannot be performed. Therefore, here, before performing the analysis process, the walking period is specified in the acceleration data acquisition period, and the acceleration data in the walking period is determined as an analysis process target.

一般的に、歩行期間を特定する方法としては、次のような方法が考えられる。   Generally, as a method for specifying the walking period, the following method can be considered.

第1の歩行期間特定方法は、操作者11が加速度波形を見て歩行期間と考える期間を手動で指定し、指定された期間を歩行期間として特定する方法である。   The first walking period specifying method is a method in which the operator 11 manually specifies a period considered as a walking period by looking at an acceleration waveform, and specifies the specified period as a walking period.

第2の歩行期間特定方法は、サンプリング時刻ごとに患者10に生じた加速度の大きさを表す特徴量を求め、この特徴量が所定の閾値以上になった時点から当該閾値以下になった時点までを、歩行期間として特定する方法である。加速度の大きさを表す特徴量としては、例えば、重力加速度gの成分が除去された各方向の加速度成分ax,ay,azの平方二乗和が考えられる。 The second walking period specifying method obtains a feature amount representing the magnitude of acceleration generated in the patient 10 at each sampling time, and from the time when this feature amount becomes equal to or greater than a predetermined threshold to the time when the feature amount becomes equal to or less than the threshold. Is specified as the walking period. As the feature amount representing the magnitude of the acceleration, for example, the sum of squares of the acceleration components a x , a y , and a z in each direction from which the component of the gravitational acceleration g is removed can be considered.

第1の歩行期間特定方法は、アルゴリズムが非常に簡単で済むため、利用しやすい。ただし、操作者11に歩行期間と考える期間を指定してもらう必要がある。   The first walking period specifying method is easy to use because the algorithm is very simple. However, it is necessary for the operator 11 to specify a period considered as a walking period.

第2の歩行期間特定方法は、アルゴリズムが簡単で分かりやすいため、利用しやすい。ただし、加速度の閾値判定だけで判断しているので、特定精度に限界がある。   The second walking period specifying method is easy to use because the algorithm is simple and easy to understand. However, since the determination is made only by the acceleration threshold determination, the specific accuracy is limited.

図8は、上記のサンプル加速度データに基づいて得られた、加速度の大きさの時間変化を表す波形を示す図である。加速度の大きさは、重力加速度gの成分が除去された各方向の加速度成分ax,ay,azの平方二乗和として求めている。例えば、図8から分かるように、患者10が歩行を行っていない期間(本例では、時間t=20〜23秒の期間)であっても、患者10の体が動いていると何らかの加速度が生じ、この期間を歩行期間として誤検出することが考えられる。また例えば、閾値の設定によって検出タイミングが変化する。また例えば、患者の年齢、体格、歩行障害の程度などによって動作時に生じる加速度の大きさが異なるため、患者によって検出精度にばらつきが生じる。 FIG. 8 is a diagram showing a waveform representing a temporal change in the magnitude of acceleration obtained based on the sample acceleration data. The magnitude of the acceleration is obtained as a sum of squares of the acceleration components a x , a y , and a z in each direction from which the gravitational acceleration g component is removed. For example, as can be seen from FIG. 8, even if the patient 10 is not walking (in this example, a period of time t = 20 to 23 seconds), if the patient 10 is moving, some acceleration occurs. It is conceivable that this period is erroneously detected as a walking period. In addition, for example, the detection timing changes depending on the threshold setting. In addition, for example, since the magnitude of acceleration generated during operation varies depending on the patient's age, physique, and the degree of gait disturbance, the detection accuracy varies among patients.

さらに、歩行期間の中には、通常の歩行が安定して行われている通常歩行期間だけでなく、直線路を往復して歩行する場合における折り返し地点での歩行期間や歩行中にバランスを崩した期間など、通常の歩行が行われていない非通常歩行期間も含まれていることがある。しかし、解析処理の対象に、非通常歩行期間の加速度データが含まれていると、精度の高い解析を行うことができない。特に、患者10の歩行中の加速度データに対して周波数解析を行う場合には、処理対象として通常歩行期間の加速度データを精度よく抽出することは必要不可欠である。   Furthermore, during the walking period, not only the normal walking period in which normal walking is performed stably, but also the walking period at the turn-back point when walking back and forth on a straight road or the balance is lost during walking. Non-normal walking periods in which normal walking is not performed may also be included. However, if the target of the analysis process includes acceleration data for a non-normal walking period, a highly accurate analysis cannot be performed. In particular, when performing frequency analysis on acceleration data during walking of the patient 10, it is indispensable to accurately extract acceleration data during the normal walking period as a processing target.

そこで、本例では、歩行期間特定部73は、通常の歩行が安定して行われている通常歩行期間のみを精度よく特定することができるように工夫された方法を用いて、歩行期間を特定する。以下、このような歩行期間特定部73の機能的な構成と、その歩行期間特定処理の詳細について説明する。   Therefore, in this example, the walking period specifying unit 73 specifies the walking period using a method devised so that only the normal walking period in which normal walking is stably performed can be specified with high accuracy. To do. Hereinafter, the functional configuration of the walking period specifying unit 73 and details of the walking period specifying process will be described.

図9は、歩行期間特定部73の機能的な構成を示す機能ブロック図である。歩行期間特定部73は、図9に示すように、前後・上下加速度特徴量算出部731と、特徴量二値化処理部732と、二値化データばらつき量算出部733と、ばらつき量閾値判定部734と、マージン設定部735とを有している。   FIG. 9 is a functional block diagram showing a functional configuration of the walking period specifying unit 73. As illustrated in FIG. 9, the walking period specifying unit 73 includes a longitudinal / vertical acceleration feature amount calculation unit 731, a feature amount binarization processing unit 732, a binarized data variation amount calculation unit 733, and a variation amount threshold determination. A section 734 and a margin setting section 735.

以下、歩行期間特定部73による歩行期間特定処理について説明する。   Hereinafter, the walking period specifying process by the walking period specifying unit 73 will be described.

図10は、歩行期間特定処理の流れを示すフロー図である。   FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the walking period specifying process.

ステップS61では、前後・上下加速度特徴量算出部731が、歩行中か否かの重要な情報を与える特徴量として、各サンプリング時刻ごとに、前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azの両成分が反映された前後・上下加速度特徴量Qyzを算出する。一般的に、歩行が行われていないときは、上下方向加速度成分azが他の2方向すなわち左右方向及び前後方向の加速度成分に対して顕著に低下する傾向にある。したがって、上下方向加速度成分azは、歩行中か否かの重要な情報を与える。しかし、腰が曲がった患者の歩行を想定した場合には、センサ本体を基準にしたときの前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとが逆転する傾向にある。また、左右方向加速度成分axは、歩行中か否かに関係なく、ある程度の大きさを持つことが多い。そこで、ここでは、歩行中か否かの判別対応能力が高い情報として、前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azの両成分が反映された前後・上下加速度特徴量Qyzを算出する。前後・上下加速度特徴量Qyzとしては、例えば、各サンプリング時刻ごとにおける前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとの積または和もしくは加重加算値などを考えることができる。本例では、前後・上下加速度特徴量Qyzとして、各サンプリング時刻ごとにおける前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとの積を算出する。 In step S61, the longitudinal / vertical acceleration feature quantity calculation unit 731 calculates the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z for each sampling time as a feature quantity that gives important information as to whether or not walking. The longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz reflecting both components is calculated. In general, when walking is not performed, the vertical acceleration component az tends to be significantly lower than the acceleration components in the other two directions, that is, the horizontal direction and the front-rear direction. Therefore, the vertical acceleration component a z gives important information as to whether or not walking. However, when assuming walking of a patient with a bent waist, the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z tend to reverse when the sensor body is used as a reference. Further, the lateral acceleration component a x often has a certain magnitude regardless of whether or not walking. Therefore, here, the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz reflecting both the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z is calculated as information having a high ability to determine whether or not walking. . As the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz , for example, the product or sum or weighted addition value of the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z at each sampling time can be considered. In this example, the product of the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z at each sampling time is calculated as the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz .

図11は、上記のサンプル加速度データに基づいて算出された前後・上下加速度特徴量(ay×az)の時間変化を表す波形を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a waveform representing a temporal change in the longitudinal / vertical acceleration feature quantity (a y × a z ) calculated based on the sample acceleration data.

患者10が通常の歩行を行っているときは、患者10の体には周期的な強い振動が起こりやすい。そのため、患者10が通常の歩行を行っているときの前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとは、いずれも、0をまたいで正(プラス)から負(マイナス)へ、あるいは負から正へと、大きく振動する傾向が強い。一方、患者10が通常の歩行を行っていないときには、患者10の体にはランダムで弱い動きが起こりやすい。そのため、患者10が通常の歩行を行っていないときの前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとは、いずれも、0をまたぐことが少なく、弱い変化が続く傾向が強い。したがって、前後方向加速度成分ayと上下方向加速度成分azとの積は、患者10が通常の歩行を行っているときには、絶対値が比較的大きい値と0とを頻繁に繰り返すが、患者10が通常の歩行を行っていないときは、0以外の値が比較的緩やかに変化する。 When the patient 10 is performing normal walking, periodic strong vibrations are likely to occur in the body of the patient 10. Therefore, the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z when the patient 10 is walking normally are both crossed from positive (plus) to negative (minus) or negative. There is a strong tendency to vibrate greatly from to positive. On the other hand, when the patient 10 is not walking normally, random and weak movement is likely to occur in the body of the patient 10. Therefore, the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z when the patient 10 is not performing normal walking are less likely to cross 0 and have a strong tendency to continue with weak changes. Therefore, the product of the longitudinal acceleration component a y and the vertical acceleration component a z frequently repeats a relatively large value and 0 when the patient 10 is walking normally. When normal walking is not performed, values other than 0 change relatively slowly.

図10に戻り、ステップS62では、特徴量二値化処理部732が、前後・上下加速度特徴量Qyzを閾値判定により二値化して二値化データ値Dを得る。すなわち、各サンプリング時刻ごとに、前後・上下加速度特徴量Qyzが所定の閾値を超えたときには、その時刻でのデータを1に変換し、前後・上下加速度特徴量Qyzが所定の閾値以内のときには、その時刻でのデータを0に変換する。 Returning to FIG. 10, in step S62, the feature quantity binarization processing unit 732 binarizes the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz by threshold determination to obtain a binarized data value D. That is, when the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz exceeds a predetermined threshold value at each sampling time, the data at that time is converted to 1, and the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz is within the predetermined threshold value. Sometimes the data at that time is converted to zero.

図12は、上記サンプル加速度データに基づいて得られた二値化データ値Dの時間変化を表す図である。また、図13は、これを時間軸方向に拡大したときの一部拡大図である。   FIG. 12 is a diagram showing a time change of the binarized data value D obtained based on the sample acceleration data. FIG. 13 is a partially enlarged view when this is enlarged in the time axis direction.

このようにして得られる二値化データ値Dの時間変化においては、患者10が通常の歩行を行っているときには0と1との切り替わりが頻繁に発生し、患者10が通常の歩行を行っていないときには、0が連続的に発生する。なお、上記の閾値は任意に設定できるが、本例では、加速度データ値が128のときに1g(重力加速度)を表すスケールにおいて、閾値を±1000に設定する。すなわち、前後・上下加速度特徴量Qyzが+1000を超えたとき及び−1000を下回ったときは、1を取り、前後・上下加速度特徴量Qyzが−1000以上+1000以下であるときは、0を取るようにする。 In the time change of the binarized data value D obtained in this way, when the patient 10 is walking normally, switching between 0 and 1 frequently occurs, and the patient 10 is walking normally. When not, 0 is continuously generated. Although the above threshold can be set arbitrarily, in this example, when the acceleration data value is 128, the threshold is set to ± 1000 on a scale representing 1 g (gravity acceleration). That is, when the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz exceeds +1000 and below −1000, 1 is taken, and when the longitudinal / vertical acceleration feature quantity Q yz is −1000 or more and +1000 or less, 0 is taken. Try to take.

図10に戻り、ステップS63では、二値化データばらつき量算出部733が、二値化データDの時間変化において、各サンプリング時刻ごとに、その時刻を基準とした所定の時間幅を有する時間範囲に含まれる二値化データDのばらつきの程度を表す二値化データばらつき量σを算出する。   Returning to FIG. 10, in step S <b> 63, the binarized data variation amount calculation unit 733 has a time range having a predetermined time width based on the time for each sampling time in the time change of the binarized data D. The binarized data variation amount σ representing the degree of variation of the binarized data D included in the data is calculated.

なお、二値化データばらつき量σとしては、種々の定義が考えられるが、例えば、分散や標準偏差を用いることができる。本例では、二値化データばらつき量σとして、標準偏差を用いる。   Various definitions can be considered for the binarized data variation amount σ, and for example, variance or standard deviation can be used. In this example, a standard deviation is used as the binarized data variation amount σ.

また、二値化データばらつき量σの算出に用いる二値化データDが含まれる時間範囲は、任意に設定できるが、患者10が通常の歩行を行っているか否かによって二値化データばらつき量σに変化が現れやすくなるように設定する。例えば、対象となる時刻を中心とし、患者10の一歩の前進動作が含まれると考えられる標準的な時間、例えば1〜5秒間を時間幅とする時間範囲を設定する。本例では、二値化データばらつき量σの算出に用いる二値化データDが含まれる時間範囲として、対象となる時刻を中心とし時間幅を3秒間とする時間範囲を設定する。   Further, the time range including the binarized data D used for calculating the binarized data variation amount σ can be arbitrarily set, but the binarized data variation amount depends on whether or not the patient 10 is performing normal walking. It sets so that change may appear easily in σ. For example, a standard time that is considered to include one step forward movement of the patient 10 with a time width as a center, for example, 1 to 5 seconds is set with the target time as the center. In this example, as a time range including the binarized data D used for calculation of the binarized data variation amount σ, a time range having a time width of 3 seconds with the target time as the center is set.

また、二値化データばらつき量σは、ロバスト性を持つよう、最大値が所定の値になるよう正規化することが望ましい。本例では、二値化データばらつき量σは、最大値が1になるよう正規化する。   Further, it is desirable to normalize the binarized data variation amount σ so that the maximum value becomes a predetermined value so as to have robustness. In this example, the binarized data variation amount σ is normalized so that the maximum value is 1.

図14は、上記サンプル加速度データに基づいて得られた二値化データばらつき量σの時間変化を表す波形を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a waveform representing a time change of the binarized data variation amount σ obtained based on the sample acceleration data.

このような二値化データばらつき量σにおいては、図14から分かるように、患者10が通常の歩行を行っているときには、値が大きくなり、患者10が通常の歩行を行っていないときには、値が小さくなる。   As can be seen from FIG. 14, the binarized data variation amount σ increases when the patient 10 is walking normally, and the value when the patient 10 is not walking normally. Becomes smaller.

図10に戻り、ステップS64では、ばらつき量閾値判定部734が、二値化データばらつき量σが所定の閾値TH以上である期間を歩行期間として特定する。閾値THは任意に設定できるが、経験的には、二値化データばらつき量σが、最大値が1になるよう正規化された場合において、0.4〜0.8程度が適当である。本例では、当該閾値THとして、0.6を設定する。これを上記サンプル加速度データに適用した場合、図14に示すように、二値化データばらつき量σが閾値TH以上となる期間は、時間t=10〜21秒の期間と、時間t=24〜30秒の期間であり、これらの期間が歩行期間として特定される。   Returning to FIG. 10, in step S <b> 64, the variation amount threshold determination unit 734 specifies a period in which the binarized data variation amount σ is equal to or greater than the predetermined threshold TH as a walking period. Although the threshold value TH can be set arbitrarily, empirically, when the binarized data variation amount σ is normalized so that the maximum value becomes 1, about 0.4 to 0.8 is appropriate. In this example, 0.6 is set as the threshold TH. When this is applied to the sample acceleration data, as shown in FIG. 14, the period in which the binarized data variation amount σ is equal to or greater than the threshold value TH is a period of time t = 10 to 21 seconds, and a period of time t = 24 to These are 30-second periods, and these periods are specified as walking periods.

図10に戻り、ステップS65では、マージン設定部735が、ステップS64にて特定された歩行期間のうち端部の期間を除去して残った期間を、解析対象となる歩行期間に決定する。上記の特定された歩行期間の端部は、歩行の開始直後及び終了間際の時間帯を含んでいる。そのため、解析対象を歩行がさらに安定して行われている期間のデータに絞った方が、よりロバストな解析を行うことができる。除去する端部の時間幅は任意に設定できるが、経験的には1〜3秒間程度が適当である。本例では、特定された歩行期間のうち最初と最後の2秒間分の端部を除去する。これを上記サンプル加速度データに適用した場合、解析対象となる歩行期間は、時間t=12〜19秒の期間と、時間t=26〜28秒の期間となる。   Returning to FIG. 10, in step S65, the margin setting unit 735 determines the remaining period after removing the end period from the walking period specified in step S64 as the walking period to be analyzed. The end of the specified walking period includes a time zone immediately after the start of walking and just before the end of walking. Therefore, more robust analysis can be performed by narrowing down the analysis target to data for a period during which walking is performed more stably. Although the time width of the edge part to remove can be set arbitrarily, empirically about 1 to 3 second is suitable. In this example, the end portions for the first and last two seconds in the specified walking period are removed. When this is applied to the sample acceleration data, the walking period to be analyzed is a period of time t = 12 to 19 seconds and a period of time t = 26 to 28 seconds.

図15は、上記サンプル加速度データに基づいて生成された加速度波形W,Wy,Wzに、解析対象として決定された歩行期間R′を重ねて表した図である。この図によれば、通常の歩行が安定して行われている期間が、解析対象として決定されているのが分かる。 FIG. 15 is a diagram in which the acceleration waveform W x , W y , W z generated based on the sample acceleration data is overlapped with the walking period R ′ determined as the analysis target. According to this figure, it can be seen that a period during which normal walking is stably performed is determined as an analysis target.

なお、先に特定された歩行期間の端部を除去して解析対象の歩行期間を決定する処理は、必須の処理ではなく、必要に応じて行えばよい。   In addition, the process which removes the edge part of the walk period specified previously and determines the walk period of analysis object is not an essential process, and should just be performed as needed.

このような通常歩行期間を特定する技術によれば、解析対象から、歩行していない非歩行期間や歩行を安定して行っていない不安定歩行期間を外すことができ、正確で高精度な歩行運動の解析を行うことができる。   According to such a technique for identifying a normal walking period, a non-walking period during which no walking is performed or an unstable walking period during which walking is not performed stably can be removed from an analysis target, and an accurate and highly accurate walking is performed. Analysis of movement can be performed.

図5に戻り、ステップS7では、ステップ基準時刻検出部74が、解析対象となる歩行期間における加速度波形に基づいて、それぞれが患者10の一歩一歩の前進動作に対応する複数のステップ基準時刻tbjを検出する。 Returning to FIG. 5, in step S < b> 7, the step reference time detection unit 74 has a plurality of step reference times tb j each corresponding to a step-by-step advance operation of the patient 10 based on the acceleration waveform in the walking period to be analyzed. Is detected.

一般的に、ステップ基準時刻を検出する方法としては、例えば、上下方向加速度波形Wzにおけるピーク波形が出現するタイミングや、ピーク波形の山の緩やかさ、特定の波形パターンなど周期性を有する波形形状の特徴に基づいて、ステップ基準時刻tbjを検出する方法が考えられる。 Generally, as a method of detecting a step reference time, for example, the timing and the peak waveform appears in the vertical direction acceleration waveform W z, mountain gentle of a peak waveform, waveform having periodicity such as a specific waveform pattern A method of detecting the step reference time tb j based on the above feature is conceivable.

図29は、上下方向加速度波形Wzと歩行位相との関係を示す図である。ステップ基準時刻tbjは、例えば、右足または左足の踵着地またはつま先蹴りの歩行位相に対応した時刻として検出する。具体例としては、上下方向加速度波形Wzにおいて、相対的に緩やかな山を描くピーク波形であって、次のピーク波形との間隔が相対的に短いピーク波形を検出する。そして、そのピーク波形の極大値に対応した時刻を、歩行運動における左右いずれか一方の足である特定の足の踵着地に対応した時刻とみなし、この時刻をステップ基準時刻tbjとして検出する。 FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the vertical acceleration waveform Wz and the walking phase. The step reference time tb j is detected as, for example, a time corresponding to the landing phase of the right foot or the left foot or the walking phase of toe kick. As a specific example, in the vertical acceleration waveform W z, a peak waveform to draw relatively gentle mountain interval between the next peak waveform to detect a relatively short peak waveform. Then, the time corresponding to the maximum value of the peak waveform is regarded as the time corresponding to the landing position of a specific foot that is either the left or right foot in the walking motion, and this time is detected as the step reference time tb j .

この方法は、アルゴリズムが簡単で分かりやすいため、利用しやすい。ただし、加速度の閾値判定だけで判断しているので、特定精度に限界がある。例えば、前進動作とは異なる動作により患者10の体が動いていると、何らかの加速度が生じ、誤検出することが考えられる。また例えば、閾値の設定によって検出タイミングが変化する。また例えば、患者の年齢、体格、歩行障害の程度などによって動作時に生じる加速度の大きさが異なるため、患者によって検出精度にばらつきが生じる。   This method is easy to use because the algorithm is simple and easy to understand. However, since the determination is made only by the acceleration threshold determination, the specific accuracy is limited. For example, if the body of the patient 10 is moving by a motion different from the forward motion, some acceleration may occur and erroneous detection may occur. In addition, for example, the detection timing changes depending on the threshold setting. In addition, for example, since the magnitude of acceleration generated during operation varies depending on the patient's age, physique, and the degree of gait disturbance, the detection accuracy varies among patients.

そこで、本例では、ステップ基準時刻検出部74は、ステップ基準時刻を精度よく検出することができるように工夫された方法を用いて、ステップ基準時刻を検出する。以下、このようなステップ基準時刻検出部74の機能的な構成と、そのステップ基準時刻検出処理について説明する。   Therefore, in this example, the step reference time detection unit 74 detects the step reference time using a method devised so that the step reference time can be detected with high accuracy. Hereinafter, the functional configuration of the step reference time detection unit 74 and the step reference time detection process will be described.

図16は、ステップ基準時刻検出部74の機能的な構成を示す機能ブロック図である。ステップ基準時刻検出部74は、図16に示すように、前後加速度波形読取部741と、立上り−ピーク変換部742と、変換波形整形部743と、波高値正規化部744と、ピーク検出部745とを有している。   FIG. 16 is a functional block diagram showing a functional configuration of the step reference time detection unit 74. As shown in FIG. 16, the step reference time detection unit 74 includes a longitudinal acceleration waveform reading unit 741, a rising-peak conversion unit 742, a conversion waveform shaping unit 743, a peak value normalization unit 744, and a peak detection unit 745. And have.

図17は、ステップ基準時刻検出処理の流れを示すフロー図である。   FIG. 17 is a flowchart showing the flow of the step reference time detection process.

ステップS71では、前後方向加速度波形読取部741が、前後方向加速度波形Wyを記憶部312から読み出す。左右方向加速度波形Wx、前後方向加速度波形Wy、及び上下方向加速度波形Wzの中では、前後方向加速度波形Wyが、患者10の一歩の前進動作につき最もSN比の高いピーク波形を表していることが確認されている。上下方向加速度波形Wzでは、患者10の一歩の前進動作につき一方の足の踵着地に対応するピーク波形と他方の足のつま先蹴りに対応するピーク波形とが短い時間間隔で現れるため、波形が複雑である。また、左右方向加速度波形Wxでは、波高値のSN比が全体的に低く、前進動作と相関のある波形を検出しづらい。そこで、ここでは、ステップ基準時刻の検出に、前後方向加速度波形Wyを用いる。前後方向加速度波形読取部741は、読み出された前後方向加速度波形Wyのうち解析対象となる歩行期間の波形部分を前後方向加速度波Wy′として切り出す。 In step S 71, the longitudinal acceleration waveform reading unit 741 reads the longitudinal acceleration waveform W y from the storage unit 312. Among the lateral acceleration waveform W x , the longitudinal acceleration waveform W y , and the vertical acceleration waveform W z , the longitudinal acceleration waveform W y represents the peak waveform with the highest SN ratio for one step forward movement of the patient 10. It has been confirmed that. In the vertical acceleration waveform W z , the peak waveform corresponding to the foot landing on one foot and the peak waveform corresponding to the toe kick of the other foot appear at short time intervals for one step forward movement of the patient 10. It is complicated. Further, in the lateral acceleration waveform W x , the SN ratio of the crest value is generally low, and it is difficult to detect a waveform correlated with the forward movement. Therefore, here, the longitudinal acceleration waveform W y is used to detect the step reference time. The longitudinal acceleration waveform reading unit 741 cuts out the waveform portion of the walking period to be analyzed from the read longitudinal acceleration waveform W y as the longitudinal acceleration wave W y ′.

図18は、上記のサンプル加速度データに基づく前後加速度波形Wy′の拡大図である。横軸はサンプリング番号k、縦軸は前後方向加速度成分ayである。なお、本実施形態において、サンプリング番号kは、周波数128Hzでサンプリングするときの各サンプリング時刻に対応した番号であり、解析対象として決定された歩行期間における時間t′と考えることができる。 FIG. 18 is an enlarged view of the longitudinal acceleration waveform W y ′ based on the sample acceleration data. The horizontal axis is the sampling number k, and the vertical axis is the longitudinal acceleration component ay . In the present embodiment, the sampling number k is a number corresponding to each sampling time when sampling is performed at a frequency of 128 Hz, and can be considered as the time t ′ in the walking period determined as the analysis target.

なお、ステップ基準時刻の検出に用いる加速度波形は、前後方向加速度波形Wyだけに限定されず、他の加速度波形や混合波形等であってもよいが、前後方向加速度波形を主要成分として含む波形であることが望ましい。 The acceleration waveform used for detecting the step reference time is not limited to the longitudinal acceleration waveform Wy, but may be other acceleration waveforms, mixed waveforms, or the like, but includes a longitudinal acceleration waveform as a main component. It is desirable that

図17に戻り、ステップS72では、立上り−ピーク変換部742が、この前後方向加速度波形Wy′における急峻な立上り波形が鋭いピーク波形となって現れるように、解析対象として決定された歩行期間における前後方向加速度成分ayに所定のデータ変換を行う。一般的に、前後方向加速度波形Wy′における患者10の一歩の前進動作に対応するピーク波形は、ピーク先端に枝分かれが現れる傾向が強く、ピーク先端の位置が安定しない。一方、前後方向加速度波形Wy′における急峻な立上り波形は、枝分かれが少なく、位置も比較的安定している。そこで、ここでは、前後方向加速度波形Wy′における急峻な立上り波形を鋭いピーク波形に変換することにより、前後方向加速度波形Wy′におけるピークを強調させ、それを目印にステップ基準時刻が検出できるようにする。このような急峻な立上り波形を鋭いピーク波形に変換する方法としては、種々考えられるが、本例では、各サンプリング時刻ごとに、そのサンプリング時刻(サンプリング番号kで特定される時刻)における前後方向加速度成分ay(k)を、次のサンプリング時刻(サンプリング番号k+1で特定される時刻)における前後方向加速度成分ay(k+1)から減算して得られる差分すなわち変化量Δayを算出し、その変化量Δayをそのサンプリング時刻におけるデータ値とする。 Returning to FIG. 17, in step S <b> 72, the rise-peak conversion unit 742 causes the steep rising waveform in the longitudinal acceleration waveform W y ′ to appear as a sharp peak waveform in the walking period determined as the analysis target. Predetermined data conversion is performed on the longitudinal acceleration component a y . In general, the peak waveform corresponding to the one-step forward movement of the patient 10 in the longitudinal acceleration waveform W y ′ has a strong tendency to branch at the peak tip, and the position of the peak tip is not stable. On the other hand, the steep rising waveform in the longitudinal acceleration waveform W y ′ is less branched and the position is relatively stable. Therefore, here, by converting the steep rising waveform in the longitudinal acceleration waveform W y ′ into a sharp peak waveform, the peak in the longitudinal acceleration waveform W y ′ is emphasized, and the step reference time can be detected using that as a mark. Like that. Various methods are conceivable for converting such a steep rising waveform into a sharp peak waveform. In this example, the longitudinal acceleration at the sampling time (time specified by the sampling number k) is obtained at each sampling time. the component a y (k), calculates the difference i.e. variation .DELTA.a y obtained by subtracting from the next sampling time longitudinal acceleration component at (time specified by the sampling number k + 1) a y (k + 1), the change the amount .DELTA.a y and the data value at the sampling time.

図19は、上記のサンプル加速度データに基づく立上り−ピーク変換後の波形を表すグラフの一例である。この波形は、前後方向加速度成分ayの隣接時刻間の変化量を表すデータ値Δayの時間変化を表したものである。 FIG. 19 is an example of a graph showing a waveform after the rise-peak conversion based on the sample acceleration data. This waveform is a representation of the time variation of data values .DELTA.a y representing the amount of change between adjacent time of the longitudinal acceleration component a y.

図17に戻り、ステップS73では、変換波形整形部743が、ステップS72にて得られたデータ値Δayの波形を整形する。 Returning to Figure 17, at step S73, the conversion waveform shaping unit 743 shapes the waveform of the resulting data value .DELTA.a y at step S72.

まず、前後方向加速度成分ayの隣接時刻間の変化量を表すデータ値Δayの波形においては、正のピーク波形にのみ注目すればよいことから、負の部分を0値に変換して除去することにより、データ値Δayの負値削除済みデータ値Δay′を得る。 First, in the waveform of the data values .DELTA.a y representing the amount of change between adjacent time of the longitudinal acceleration component a y, since it suffices to pay attention only to the positive peak waveform, and converts the negative portion to the 0 value removing it gives a negative value deleted the data value of the data value Δa y Δa y 'to.

図20は、ayの隣接時刻間の変化量を表すデータ値Δayの負値削除済みデータ値Δay′の時間変化を表す波形を示す図である。 Figure 20 is a diagram showing a waveform representing the time variation of a y negative values deleted data values .DELTA.a y data values .DELTA.a y representing the amount of change between adjacent time '.

次に、負の値を削除したデータ値Δay′の波形にスムージング処理を施し、滑らかな波形を形成するデータ値Syを得る。 Next, a smoothing process is performed on the waveform of the data value Δa y ′ from which the negative value has been deleted to obtain a data value S y that forms a smooth waveform.

図21は、負の値を削除したデータ値Δay′の波形にスムージング処理を施して得られたデータ値Syの時間変化を表す波形を示す図である。 FIG. 21 is a diagram illustrating a waveform representing a time change of the data value S y obtained by performing the smoothing process on the waveform of the data value Δa y ′ from which the negative value is deleted.

これにより、負の値を削除したデータ値Δay′の波形に多く含まれるノイズによってステップ基準時刻の検出精度が劣化することを抑える。ここでは、大きなピーク波形の頂点に対応したタイミングにのみ関心があることから、強いスムージング処理を施してよい。スムージング処理としては、例えば平滑化処理等を用いることができる。 As a result, the detection accuracy of the step reference time is prevented from deteriorating due to the noise included in the waveform of the data value Δa y ′ from which the negative value is deleted. Here, since we are only interested in the timing corresponding to the peak of the large peak waveform, strong smoothing processing may be performed. As the smoothing process, for example, a smoothing process or the like can be used.

次いで、スムージング処理が施されたデータ値Syにおいて、各サンプリング時刻における波高値をN乗(N≧2)して、ピークが強調されたデータ値Cyを得る。本例では、N=2とする。 Then, the smoothing process has been applied data value S y, the peak value at each sampling time th power N (N ≧ 2) to obtain the data value C y a peak is emphasized. In this example, N = 2.

図22は、スムージング処理が施されたデータ値Syの二乗値Cyの時間変化を表す波形を示す図である。 Figure 22 is a diagram showing a waveform representing the time variation of the squared value C y smoothing processing applied data value S y.

次いで、ピークが強調されたデータ値Cyの波形におけるオフセットデータOSDを計算する。そして、データ値CyからそのオフセットデータOSDを除去する。 Then calculated offset data OSD in the waveform data values C y a peak is emphasized. Then, to remove the offset data OSD from the data values C y.

図23は、ピークが強調されたデータ値CyのオフセットデータOSDの時間変化を表す波形を示す図であり、図24は、ピークが強調されたデータ値Cyのオフセット削除済データ値Cy′の時間変化を表す波形を示す図である。 Figure 23 is a view showing a waveform representing the time variation of the offset data OSD data values C y a peak is emphasized, Figure 24 is offset deleted data value C y data values C y a peak is emphasized It is a figure which shows the waveform showing the time change of '.

ピークが強調されたデータ値Cyの波形では、これまで施されたスムージング処理などから、0点がわずかにオフセットする。そこで、後工程のために、ピークが強調されたデータ値Cyの波形からこのオフセットデータOSD分を除去する。オフセットデータOSDの計算は、例えばピークが強調されたデータ値Cyの波形の波高値を1/M乗(M≧2)してピークを減衰させ、スムージング処理を施し、M乗して元に戻す、という方法で行う。なお、本例では、M=4とする。 The waveform of the data values C y a peak is emphasized, and the like so far decorated with smoothing, zero point slightly offset. Therefore, for the subsequent step, to remove the offset data OSD content from the waveform peaks highlighted data values C y. The calculation of the offset data OSD, for example, attenuates the peak the peak value of the waveform data values C y a peak is emphasized by 1 / M-th power (M ≧ 2), subjected to a smoothing process, based on and ride M This is done by returning it. In this example, M = 4.

次いで、オフセット削除済みデータ値Cy′の時間変化を表す波形において、各サンプリング時刻における波高値をL乗(L≧2)してピークをさらに強調したデータ値Fyを得る。本例では、L=2とする。 Next, in the waveform representing the time change of the offset deleted data value C y ′, the peak value at each sampling time is raised to the Lth power (L ≧ 2) to obtain a data value F y further emphasizing the peak. In this example, L = 2.

図25は、ピークが強調されたデータCy′の二乗値Fyの時間変化を表す波形を示す図である。 FIG. 25 is a diagram showing a waveform representing a time change of the square value F y of the data C y ′ with the peak emphasized.

図17に戻り、ステップS74では、波高値正規化部744が、ピークをさらに強調したデータ値Fyの時間変化を表す波形において、波高の最大値が1となるように正規化を行い、正規化済みデータ値Fy′を得る。 Returning to Figure 17, in step S74, the peak value normalization unit 744, the waveform representing the time variation of the further enhancement data values F y the peak, the maximum value of the wave height Normalization is performed so that 1, normal Obtain the digitized data value F y ′.

図26は、ピークをさらに強調したデータ値Fyの正規化済みデータ値Fy′の時間変化を表す波形を示す図である。 Figure 26 is a diagram showing a waveform representing the time variation of the further enhancement data values F y normalized data values F y 'of the peak.

図17に戻り、ステップS75では、ピーク検出部745が、正規化済みのデータ値Fyの時間変化を表す波形におけるピーク波形の頂点を検出し、その頂点に対応する時刻をステップ基準時刻として決定する。決定方法の具体例を以下に示す。 Returning to Figure 17, determined in step S75, the peak detector 745 detects the top of the peak waveforms in the waveform representing the time variation of the normalized data values F y, a time corresponding to the vertex as a step reference time To do. A specific example of the determination method is shown below.

まず、正規化済みデータ値Fy′の波形を微分して、その微分波形を生成する。例えば、正規化済みデータ値Fy′の波形において、各サンプリング時刻ごとに、そのサンプリング時刻における波高値を、次のサンプリング時刻における波高値から減算して、そのサンプリング時刻における変化量ΔFy′を求める。そして、各サンプリング時刻におけるその変化量を時間軸方向に順次プロットすることで、正規化済みデータ値Fy′の波形の微分波形が得られる。 First, the waveform of the normalized data value F y ′ is differentiated to generate a differentiated waveform. For example, in the waveform of the normalized data value F y ′, for each sampling time, the peak value at the sampling time is subtracted from the peak value at the next sampling time, and the change amount ΔF y ′ at the sampling time is calculated. Ask. Then, a differential waveform of the waveform of the normalized data value F y ′ is obtained by sequentially plotting the amount of change at each sampling time in the time axis direction.

図27は、正規化済みデータ値Fy′の隣接時刻間の変化量ΔFy′の時間変化を表す波形を示す図である。 FIG. 27 is a diagram illustrating a waveform representing a time change of the change amount ΔF y ′ between adjacent times of the normalized data value F y ′.

次に、その微分波形において波高値が所定の閾値以上であるピーク波形の頂点を検出する。例えば、この微分波形において、2点連続で正、その後2点連続で負となる波形部分であって、正の波高値が所定の閾値を超える波形部分を特定する。そして、特定された波形部分における2番目の正の点に対応するサンプリング時刻を、ステップ基準時刻として決定する。   Next, an apex of a peak waveform whose peak value is equal to or greater than a predetermined threshold in the differential waveform is detected. For example, in this differential waveform, a waveform portion that is positive for two consecutive points and then negative for two consecutive points, and specifies a waveform portion whose positive peak value exceeds a predetermined threshold value. Then, the sampling time corresponding to the second positive point in the specified waveform portion is determined as the step reference time.

図28は、前後方向加速度波形Wy′上に、検出されたステップ基準時刻をひし形のドットで示したものである。この図28から、前後加速度波形Wy′における急峻な立上りの時刻をステップ基準時刻として精度よく捉えていることが分かる。 FIG. 28 shows the detected step reference time with rhombus dots on the longitudinal acceleration waveform W y ′. It can be seen from FIG. 28 that the steep rise time in the longitudinal acceleration waveform W y ′ is accurately captured as the step reference time.

このようなステップ基準時刻を検出する技術によれば、患者10の一歩分の前進動作ごとの加速度成分について、波形を観察したり、波形の解析を行ったりすることができる。また、一歩分の前進動作に要する時間を測定することも可能である。   According to such a technique for detecting the step reference time, the waveform can be observed or the waveform can be analyzed for the acceleration component for each forward movement of one step of the patient 10. It is also possible to measure the time required for the forward movement for one step.

図5に戻り、ステップS8では、ステップ時間グラフ生成部75が、患者10の一歩一歩の前進動作に掛かる時間であるステップ時間(一歩所要時間)の時系列的な変化を表すグラフの生成と、そのステップ時間に係る幾つかの特徴量の算出とを行う。なお、ステップ時間は、種々の定義の仕方が考えられる。例えば、ステップ時間を、歩行を周期運動と捉えたときに、一歩の前進動作における特定の位相、例えば踵着地に対応した位相と、次の一歩の前進動作における同じ特定の位相との間の時間と定義することができる。また例えば、ステップ時間を、いわゆる単脚支持期に対応する時間とすることもできる。単脚支持期とは、片足だけで体を支えており、その片足だけが着地している期間のことであり、別の言い方をすれば、片足によるつま先蹴りから踵着地までの期間とすることができる。本例では、ステップ時間を、特定されたステップ基準時刻を用いて定義することとし、一歩の前進動作に対応したステップ基準時刻と次の一歩の前進動作に対応したステップ基準時刻との間の時間として求めることにする。   Returning to FIG. 5, in step S <b> 8, the step time graph generation unit 75 generates a graph representing a time-series change in step time (time required for one step), which is the time taken for the step-by-step advancement of the patient 10. Several feature quantities related to the step time are calculated. The step time can be defined in various ways. For example, when the step time is regarded as a periodic motion, the time between a specific phase in one step forward movement, for example, a phase corresponding to landing, and the same specific phase in the next one step forward movement Can be defined as Further, for example, the step time can be a time corresponding to a so-called single leg support period. The single leg support period is a period in which the body is supported by only one leg and only one leg is landing. In other words, it is the period from one toe kicking to landing on the heel. Can do. In this example, the step time is defined using the identified step reference time, and the time between the step reference time corresponding to the one-step forward movement and the step reference time corresponding to the next one-step forward movement. I will ask for it.

以下、ステップ時間グラフ生成部75の機能的な構成と、ステップ時間グラフ生成処理について説明する。   Hereinafter, the functional configuration of the step time graph generation unit 75 and the step time graph generation processing will be described.

図30は、ステップ時間グラフ生成部75の機能的な構成を示す機能ブロック図である。ステップ時間グラフ生成部75は、図30に示すように、ステップ時間特定部751と、グラフ生成部752と、特徴量演算部753とを有している。   FIG. 30 is a functional block diagram showing a functional configuration of the step time graph generation unit 75. As illustrated in FIG. 30, the step time graph generation unit 75 includes a step time specification unit 751, a graph generation unit 752, and a feature amount calculation unit 753.

なお、ステップ時間特定部751、グラフ生成部752及び特徴量演算部753は、それぞれ、発明における特定手段、生成手段及び演算手段の一例である。   The step time specifying unit 751, the graph generating unit 752, and the feature amount calculating unit 753 are examples of the specifying unit, the generating unit, and the calculating unit in the invention, respectively.

図31は、ステップ時間グラフ生成処理の流れを示すフロー図である。   FIG. 31 is a flowchart showing the flow of the step time graph generation process.

ステップS81では、ステップ時間特定部751が、検出された複数のステップ基準時刻tbjに基づいて、複数のステップ時間Tj、すなわち複数の左ステップ時間TLi及び右ステップ時間TRiを特定する。 In step S81, the step time specifying unit 751 specifies a plurality of step times T j , that is, a plurality of left step times T Li and a right step time T Ri , based on the detected plurality of step reference times tb j .

ここで、ステップ時間とは、上述したようにステップ基準時刻と次のステップ基準時刻との間の時間である。そして、左ステップ時間TLiとは、患者10の左足による一歩の前進動作に対応したステップ時間であり、右ステップ時間TRiとは、患者10の右足による一歩の前進動作に対応したステップ時間である。 Here, the step time is a time between the step reference time and the next step reference time as described above. The left step time T Li is a step time corresponding to the one-step forward movement of the patient 10 by the left foot, and the right step time T Ri is a step time corresponding to the one-step forward movement of the patient 10 by the right foot. is there.

以下、左ステップ時間及び右ステップ時間の特定方法について説明する。   Hereinafter, a method for specifying the left step time and the right step time will be described.

一般的に、歩行運動においては、一方の足による一歩の前進動作と他方の足による一歩の前進動作とが交互に行われる。そのため、一方の足によるステップ基準時刻と他方の足によるステップ基準時刻とは、時間軸方向において交互に並び、左ステップ時間と右ステップ時間とは、交互に切り替わるという性質がある。   In general, in a walking motion, a one-step forward movement with one foot and a one-step forward movement with the other foot are alternately performed. Therefore, the step reference time based on one foot and the step reference time based on the other foot are alternately arranged in the time axis direction, and the left step time and the right step time are alternately switched.

そこで、まず、図32に示すように、検出された複数のステップ基準時刻において、互いに隣接する2つのステップ基準時刻の組合せごとに、それらステップ基準時刻間の時間をステップ時間Tjとして求める。 Therefore, first, as shown in FIG. 32, for each combination of two step reference times adjacent to each other at a plurality of detected step reference times, the time between these step reference times is obtained as a step time T j .

次に、求められた複数のステップ時間Tjに対して、左ステップ時間TL及び右ステップ時間TRの暫定的な特定を行う。本例では、時系列な順番で奇数番目のステップ時間T2k-1を左ステップ時間TLとし、偶数番目のステップ時間T2kを右ステップ時間TRとする。そして、後で必要に応じて、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとを入れ替えるようにする。例えば、操作者11が、後述するようにディスプレイ部302の画面上に表示されたグラフと患者10の歩行障害の実態とを比較して、ステップ時間の左右が逆であると考えたとする。このとき、操作者11は、ディスプレイ部302の画面上に表示されている左右変更ボタンを押すなどの操作を行って、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとを入れ替えるようにする。 Next, provisionally specifying the left step time T L and the right step time T R is performed for the plurality of obtained step times T j . In this example, when the odd-numbered step time T 2k-1 in-series order and left step time T L, and even-numbered step time T 2k right step time T R. Then, if necessary, the left step time T L and the right step time T R are exchanged later. For example, it is assumed that the operator 11 compares the graph displayed on the screen of the display unit 302 with the actual state of the walking disorder of the patient 10 as described later, and thinks that the left and right of the step time are reversed. In this case, the operator 11 performs an operation such as pressing a left-right change button displayed on the screen of the display unit 302, so that replacing a left step time T L and the right step time T R.

あるいは、求められた複数のステップ時間Tjに対して、左右方向加速度波形Wxを参照し、左ステップ時間TL及び右ステップ時間TRの特定を行う。一般的に、歩行運動においては、左足の踵着地のタイミングでは、患者10の体が左方向に傾いて左方向への加速度成分が大きくなる。一方、右足の踵着地のタイミングでは、患者10の体が右方向に傾いて右方向への加速度成分が大きくなると考えられる。そこで、例えば、左右方向加速度波形Wxにおいて、注目するステップ基準時刻tjに対応する波形が、左右方向加速度成分axが左方向に大きくなっていることを意味する波形であるときには、その注目するステップ基準時刻tbjを開始時刻とするステップ時間Tjは、左ステップ時間TLである可能性が高いと判断する。逆に、左右方向加速度波形Wxにおいて、注目するステップ基準時刻tbjに対応する波形が、左右方向加速度成分axが右方向に大きくなっていることを意味する波形であるときには、その注目するステップ基準時刻tbjを開始時刻とするステップ時間Tjは、右ステップ時間TRである可能性が高いと判断する。そして、時系列的な順番で奇数番目のステップ時間T2k-1を左ステップ時間TLとした場合と右ステップ時間TRとした場合とで、どちらの方が上記判断により合致するかを判定し、より合致する方を採用するようにする。 Alternatively, the left step time T L and the right step time T R are specified with reference to the left-right acceleration waveform W x with respect to the plurality of obtained step times T j . In general, in walking exercise, at the timing of landing on the left foot, the body of the patient 10 is tilted leftward and the acceleration component in the leftward direction is increased. On the other hand, at the timing of landing on the right foot, it is considered that the body of the patient 10 tilts to the right and the acceleration component to the right increases. Therefore, for example, in the left-right acceleration waveform W x , when the waveform corresponding to the step reference time t j to be noticed is a waveform that means that the left-right acceleration component a x increases in the left direction, the attention is paid. step time T j to step reference time tb j start time to is determined that there is likely to be left step time T L. Conversely, in the left-right acceleration waveform W x , when the waveform corresponding to the step reference time tb j to be noticed is a waveform that means that the left-right acceleration component a x increases in the right direction, attention is paid. step time T j to the step reference time tb j and start time, it is determined that there is likely to be a right step time T R. Then, it is determined whether the odd step time T 2k-1 in the chronological order is the left step time T L or the right step time T R , which corresponds to the above determination. However, try to adopt the more consistent one.

なお、ステップ時間Tjについて左右の別を特定せずに、時系列的な順番で奇数番目のステップ時間T2k-1を一方の足によるステップ時間Ta、偶数番目のステップ時間T2kを他方の足によるステップ時間Tbとして特定するようにしてもよい。 It should be noted that the step time T j is not specified as left and right, and the odd-numbered step time T 2k-1 is set in the time-series order, the step time T a by one foot, and the even-numbered step time T 2k in the other feet may be specified as a step time T b by the.

このようにして特定された左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差異は、左足による一歩の前進動作と右足による一歩の前進動作との違いが反映される。そのため、患者10の足の前進動作の左右差を、これら左ステップ時間TL及び右ステップ時間TRによって定量化して評価することが可能になる。 The difference between the left step time T L and the right step time T R specified in this way reflects the difference between the one-step forward motion with the left foot and the one-step forward motion with the right foot. Therefore, the left-right difference of the forward movement of the foot of the patient 10, it is possible to evaluate and quantify these left step time T L and the right step time T R.

ステップS82では、グラフ生成部752が、求められた複数のステップ時間Tjの時間変化を表すグラフを生成する。 In step S82, the graph generation unit 752 generates a graph representing temporal changes in the obtained plurality of step times Tj .

本例では、横軸をステップ番号j、縦軸をステップ時間(秒)とした棒グラフを生成する。ステップ番号jとは、ステップ時間Tの時系列的な順番を表す番号である。また、本例では、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとが互いに区別しやすいように、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとで棒の色または模様(柄、パターン)を変えて描くようにする。 In this example, a bar graph is generated with the step number j on the horizontal axis and the step time (seconds) on the vertical axis. The step number j is a number representing the time series order of the step time T. In this example, the left step time T L and the right step time T R are changed in color or pattern (pattern, pattern) so that the left step time T L and the right step time T R can be easily distinguished from each other. Change and draw.

図33及び図34は、生成されたグラフGの一例を示す図である。図33は、通常の歩行によるサンプルであり、図34は、右膝を金属棒で固定した歩行によるサンプルである。なお、ここで生成するグラフGは、本例のような棒グラフだけでなく、折れ線グラフやスプライン補間を用いたスプライン曲線グラフ等であってもよい。また、棒グラフに折れ線グラフやスプライ曲線グラフを重ねるようにしてもよい。   33 and 34 are diagrams illustrating an example of the generated graph G. FIG. FIG. 33 is a sample by normal walking, and FIG. 34 is a sample by walking with the right knee fixed by a metal rod. The graph G generated here is not limited to a bar graph as in this example, but may be a line graph, a spline curve graph using spline interpolation, or the like. Further, a line graph or a splice curve graph may be superimposed on the bar graph.

通常の歩行では、図33から分かるように、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの間に大きな相違はない。しかし、右膝を固定した歩行では、図34から分かるように、右ステップ時間TRが左ステップ時間TLよりも長くなっているのが見て取れる。これは、右膝を金属棒で固定されたことによって右足による前進動作が遅くなっていることを意味しており、図34中の矢印Y1で示すように、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの間に比較的大きな差が存在することと、その差の程度が定量化されていることが確認できる。 In normal walking, as can be seen from FIG. 33, there is no significant difference between the left step time T L and the right step time T R. However, in the walking fixing the right knee, as can be seen from Figure 34, seen that the right step time T R is longer than the left step time T L. This means that the forward movement by the right foot is slowed by fixing the right knee with the metal rod, and as indicated by the arrow Y1 in FIG. 34, the left step time TL and the right step time. and a relatively large difference exists between the T R, the degree of the difference can be confirmed to have been quantified.

また、図34では、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差が、同じ足によるステップ時間のばらつきの程度よりもはるかに大きいことや、偶然に生じた大きなステップ時間に起因したものでなく再現性があることなどが一目で確認できる。 Further, in FIG. 34, the difference between the left step time T L and the right step time T R is much larger than the degree of variation in the step time due to the same foot, or due to a large step time that occurred by chance. It can be confirmed at a glance that there is reproducibility.

また、通常の歩行では、図33から分かるように、ステップ時間Tjはほとんど変動していない。しかし、右膝を金属棒で固定した歩行では、図34から分かるように、歩行期間内の前半に比べて後半の方がステップ時間Tjが長くなっている(矢印Y2)。これは、歩いているうちに前進動作が遅くなってきていることを示しており、右膝が固定されて歩きにくくなっていることによる疲労を表している。 Further, in normal walking, as can be seen from FIG. 33, the step time T j hardly fluctuates. However, in walking with the right knee fixed with a metal rod, as can be seen from FIG. 34, the step time T j is longer in the second half compared to the first half in the walking period (arrow Y2). This indicates that the forward movement is slowed while walking, and represents fatigue due to the right knee being fixed and difficult to walk.

このように、上記のようなステップ時間の時間変化を表すグラフGでは、時系列的な順番で交互に並ぶ左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとが視覚的に表される。そのため、このようなグラフGによれば、ステップ時間Tjの左右差を歩行期間の全体に渡っても局所的な一部の期間においても直感的に把握することができ、歩行の仕方、左右の足の前進動作のバランスなどを容易に理解することができる。また、このようなグラフGによれば、ステップ時間Tjのばらつきすなわち安定性を、全体としても左右別々としても直感的に把握することができ、全体として安定な歩行が行えているのか、左右どちらかの足に不安定な前進動作が含まれていないかなどを容易に理解することができる。また、このようなグラフGによれば、ステップ時間Tjの時間的な変化を、全体としても左右別々としても直感的に把握することができ、歩行開始からの時間の経過にともない、全体的な歩行の仕方、左右の足の前進動作のバランスなどがどのように変化しているか、疲れによってステップ時間Tjが伸びていないかなどを容易に理解することができる。そして、操作者11は、患者10にこのグラフGを見せながら歩行運動の評価結果を説明することで、患者10に自身の歩行運動の評価結果を簡単かつ詳細に理解してもらうことができる。 Thus, in the graph G representing the time change of the step time as described above, the left step time T L and the right step time T R that are alternately arranged in time series order are visually represented. Therefore, according to such a graph G, the left-right difference of the step time T j can be intuitively grasped in the entire walking period or in a partial local period. You can easily understand the balance of the forward movement of your feet. Further, according to such a graph G, it is possible to intuitively grasp the variation of the step time T j , that is, the stability, both as a whole and as a left and right separately, and whether the stable walking as a whole can be performed. It can be easily understood whether or not an unstable forward movement is included in either leg. In addition, according to such a graph G, the temporal change in the step time T j can be intuitively grasped as a whole or left and right as a whole. It is possible to easily understand how a simple walking, the balance of the forward movement of the left and right feet, and the step time T j are not extended due to fatigue. Then, the operator 11 can explain the evaluation result of the walking motion while showing the graph G to the patient 10 so that the patient 10 can easily and in detail understand the evaluation result of his / her walking motion.

図31に戻り、ステップS83では、特徴量演算部753が、ステップ時間に係る各種の特徴量を、患者10の歩行運動の評価用として算出する。   Returning to FIG. 31, in step S83, the feature amount calculation unit 753 calculates various feature amounts related to the step time for evaluation of the walking motion of the patient 10.

本例では、第1の特徴量として、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差異の程度が反映される特徴量を算出する。一般的に、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差異の程度が大きいほど、患者10の左足による前進動作と右足による前進動作とのバランスがより崩れていることが多い。逆に、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差異の程度が小さいほど、患者10の左足による前進動作と右足による前進動作とのバランスが取れていることが多い。したがって、このような第1の特徴量によれば、その大きさに基づいて、患者10の左足による前進動作と右足による前進動作とのバランスの良さを定量的に評価することができる。例えば、第1の特徴量が、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差異の程度が大きいほど大きい値を取る場合、第1の特徴量の値が小さいほど患者10の前進動作の左右のバランスがよいと評価することができる。 In this example, a feature quantity that reflects the degree of difference between the left step time T L and the right step time T R is calculated as the first feature quantity. In general, the greater the degree of difference between the left step time T L and the right step time T R, often balance the forward operation by the forward movement and the right foot by the left foot of the patient 10 are more collapsed. Conversely, as the degree of difference between the left step time T L and the right step time T R is small, it is often balanced the forward operation by the forward movement and the right foot by the left foot of the patient 10. Therefore, according to such a first feature amount, it is possible to quantitatively evaluate the balance between the forward motion by the left foot and the forward motion by the right foot of the patient 10 based on the size. For example, when the first feature value takes a larger value as the degree of difference between the left step time T L and the right step time T R is larger, the smaller the first feature value is, the more the patient 10 moves forward. It can be evaluated that the left and right balance is good.

第1の特徴量としては、例えば、左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差または比を考えることができる。 As the first feature amount, for example, the difference or ratio between the left step time T L and the right step time T R can be considered.

より具体的には、例えば、全歩行期間内の複数ステップにおける左ステップ時間TLの平均値と右ステップ時間TRの平均値との差S1または比R1とすることができる。
More specifically, for example, the difference S 1 or the ratio R 1 between the average value of the left step time T L and the average value of the right step time T R in a plurality of steps within the entire walking period can be used.

また例えば、全歩行期間のうちの一部期間内の左右N個ずつのステップにおける左ステップ時間TLの平均値と右ステップ時間TRの平均値との差S2または比R2とすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。
Further, for example, the difference S 2 or the ratio R 2 between the average value of the left step time T L and the average value of the right step time T R in the left and right N steps in a partial period of the entire walking period. Can do. The constant N can be set to about 2 to 5, for example.

また例えば、隣接する一組の左ステップ及び右ステップにおける左ステップ時間TLと右ステップ時間TRとの差S3または比R3とすることができる。
Further, for example, the difference S 3 or the ratio R 3 between the left step time T L and the right step time T R in a set of adjacent left and right steps can be used.

また、第1の特徴量としては、例えば、左ステップ時間のM乗値と右ステップ時間のM乗値との差または比を考えることができる。   As the first feature amount, for example, the difference or ratio between the M-th power value of the left step time and the M-th power value of the right step time can be considered.

より具体的には、例えば、全歩行期間内の複数ステップにおける左ステップ時間TLの平均値のM乗値と右ステップ時間TRの平均値のM乗値との差S4または比R4とすることができる。なお、定数Mは、例えば、2や3などとすることができる。
More specifically, for example, the difference S 4 or the ratio R 4 between the M-th power value of the average value of the left step time T L and the M-th power value of the average value of the right step time T R in a plurality of steps within the entire walking period. It can be. The constant M can be 2 or 3, for example.

また例えば、全歩行期間のうちの一部期間内の左右N個ずつのステップにおける左ステップ時間TLの平均値のM乗値と右ステップ時間TRの平均値のM乗値との差S5または比R5とすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。定数Mは、例えば、2や3などとすることができる。
Further, for example, the difference S between the M-th power value of the average value of the left step time T L and the M-th power value of the average value of the right step time T R in the left and right N steps in a partial period of the entire walking period. it can be a 5 or ratio R 5. The constant N can be set to about 2 to 5, for example. The constant M can be 2 or 3, for example.

また例えば、隣接する一組の左ステップ及び右ステップにおける左ステップ時間TLのM乗値と右ステップ時間TRのM乗値との差S6または比R6とすることができる。なお、定数Mは、例えば、2や3などとすることができる。
Also, for example, the difference S 6 or the ratio R 6 between the M-th power value of the left step time T L and the M-th power value of the right step time T R in a pair of adjacent left and right steps can be used. The constant M can be 2 or 3, for example.

また本例では、第2の特徴量として、ステップ時間のばらつきの程度が反映される特徴量を算出する。一般的に、ステップ時間のばらつきの程度が大きいほど、患者10の前進動作の安定性がより悪いことが多い。逆に、ステップ時間のばらつきの程度が小さいほど、患者10の前進動作の安定性がより良いことが多い。したがって、このような第2の特徴量によれば、その大きさに基づいて、患者10の前進動作の安定性の良さを評価することができる。例えば、第2の特徴量が、ステップ時間のばらつきの程度が大きいほど大きい値を取る場合、第2の特徴量が小さいほど患者10の前進動作の安定性がより高いと評価することができる。   In this example, a feature amount that reflects the degree of variation in step time is calculated as the second feature amount. In general, the greater the degree of variation in the step time, the worse the stability of the forward motion of the patient 10 is. Conversely, the smaller the degree of variation in the step time, the better the stability of the forward movement of the patient 10 is. Therefore, according to the second feature amount, the stability of the forward movement of the patient 10 can be evaluated based on the size. For example, when the second feature amount takes a larger value as the degree of variation in the step time is larger, it can be evaluated that the stability of the forward movement of the patient 10 is higher as the second feature amount is smaller.

第2の特徴量としては、より具体的には、例えば、全歩行期間内の左足によるNL個のステップにおける左ステップ時間TLの標準偏差σL1や右足によるNR個のステップにおける右ステップ時間TRの標準偏差σR1とすることができる。
More specifically, as the second feature amount, for example, the standard deviation σ L1 of the left step time T L in the N L steps by the left foot in the entire walking period and the right step in the N R steps by the right foot The standard deviation σ R1 of the time T R can be set.

また例えば、全歩行期間のうちの一部期間内のN個のステップにおける左ステップ時間TLの標準偏差σL2や右ステップ時間TRの標準偏差σR2とすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。
Further, for example, it is a standard deviation sigma R2 of the standard deviation sigma L2 and the right step time T R of the left step time T L over N steps of some within a period of the total walking period. The constant N can be set to about 2 to 5, for example.

また本例では、第3の特徴量として、全歩行期間のうち時間的に前寄りのステップ時間と時間的に後寄りのステップ時間との差異の程度が反映される特徴量を算出する。一般的に、時間的に前寄りのステップ時間と時間的に後寄りのステップ時間との差異の程度が大きいほど、患者10が歩行運動中に疲れてステップ時間が長期化していることが多い。逆に、時間的に前寄りのステップ時間と時間的に後寄りのステップ時間との差異の程度が小さいほど、患者10が歩行運動中に疲れずにステップ時間が長期化しないことが多い。したがって、このような第3の特徴量によれば、その大きさに基づいて、患者10の疲れやすさを定量的に評価することができる。例えば、第3の特徴量が、時間的に前寄りのステップ時間と時間的に後寄りのステップ時間との差異の程度が大きいほど大きな値を取る場合、第3の特徴量が小さいほど患者10はより疲れにくいと評価することができる。   In this example, as the third feature amount, a feature amount that reflects the degree of difference between the temporally forward step time and the temporally backward step time of the entire walking period is calculated. In general, the larger the degree of difference between the step time closer to the front and the step time closer to the rear, the longer the step time becomes because the patient 10 gets tired during the walking exercise. Conversely, the smaller the degree of difference between the time step forward and the time step backward, the more often the patient 10 does not get tired during the walking exercise and the step time is not prolonged. Therefore, according to the third feature amount, the ease of fatigue of the patient 10 can be quantitatively evaluated based on the size. For example, when the third feature amount takes a larger value as the degree of difference between the time step closer to the front and the step time closer to the time is larger, the smaller the third feature amount, the more the patient 10 has. Can be evaluated as less fatigued.

第3の特徴量としては、例えば、全歩行期間のうち時間的に前寄りの一部期間内の数ステップにおけるステップ時間の代表値と時間的に後寄りの一部期間内の数ステップにおけるステップ時間の代表値との差または比を考えることができる。   As the third feature amount, for example, the representative value of the step time in several steps within a partial period that is temporally forward in the entire walking period and the step in several steps within a partial period that is temporally behind The difference or ratio with the representative value of time can be considered.

より具体的には、例えば、歩行開始直後におけるN個のステップの左ステップ時間TLの平均値と歩行終了直前におけるN個のステップの左ステップ時間TLの平均値との差SFL1または比RFL1とすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。
More specifically, for example, the difference SF L1 or the ratio between the average value of the left step times T L of N steps immediately after the start of walking and the average value of the left step times T L of N steps immediately before the end of walking. It can be RF L1 . The constant N can be set to about 2 to 5, for example.

また例えば、歩行開始直後におけるN個のステップの右ステップ時間TRの平均値と歩行終了直前におけるN個のステップの右ステップ時間TRの平均値との差SFR1または比RFR1とすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。
Further, for example, be a difference SF R1 or ratio RF R1 between the average value of the right step time T R of N steps in the mean value and walking just before the end of the right step time T R of N steps immediately after the start of walking Can do. The constant N can be set to about 2 to 5, for example.

また例えば、歩行開始直後における計N×2個のステップの左ステップ時間TL及び右ステップ時間TRの和の平均値と歩行終了直前における計N×2個のステップの左ステップ時間TL及び右ステップ時間TRの和の平均値との差SFRLまたは比RFRLとすることができる。なお、定数Nは、例えば、2〜5程度とすることができる。
Further, for example, walk-starting total N × 2 pieces of the left step time T L and the right step time T R average walking just before the end of the total N × 2 - step left step time T L and the sum of the step immediately after it can be the difference SF RL or ratio RF RL and the average value of the sum of the right step time T R. The constant N can be set to about 2 to 5, for example.

なお、第1の特徴量と第2の特徴量とは、それぞれ独立に算出するようにしてもよいし、一方の特徴量が所定の閾値を超えたときに他方の特徴量を付随的に算出するようにしてもよい。例えば、第1の特徴量が所定の閾値を超え、左右差が一定レベル以上あると判定される場合に、さらに左足と右足のそれぞれについて第2の特徴量を算出して操作者11に提示するようにしてもよい。これにより、状況に応じて、より踏み込んだ評価を自動で行うような手法を取り入れることも可能である。   The first feature amount and the second feature amount may be calculated independently, or the other feature amount is incidentally calculated when one feature amount exceeds a predetermined threshold. You may make it do. For example, when it is determined that the first feature amount exceeds a predetermined threshold and the left / right difference is equal to or greater than a certain level, the second feature amount is further calculated for each of the left foot and the right foot and presented to the operator 11. You may do it. In this way, it is possible to adopt a method that automatically performs further evaluation according to the situation.

また、左足と右足とについてそれぞれ第2の特徴量を算出し、左足の第2の特徴量と右足の第2の特徴量との差や比を求め、これらの値を用いて左右差の評価を強化することも可能である。   In addition, the second feature amount is calculated for each of the left foot and the right foot, the difference or ratio between the second feature amount of the left foot and the second feature amount of the right foot is obtained, and the left-right difference is evaluated using these values. It is also possible to strengthen.

図5に戻り、ステップS9では、表示制御部310が、ディスプレイ部302を制御して、その画面にグラフGと第1〜第3の特徴量とを表示させる。なお、このとき、操作者10の操作に応じて、左ステップ時間を表す棒の表示/非表示、右ステップ時間を表す棒の表示/非表示、あるいは、特徴量の表示/非表示の切替えを行うようにしてもよい。   Returning to FIG. 5, in step S <b> 9, the display control unit 310 controls the display unit 302 to display the graph G and the first to third feature amounts on the screen. At this time, according to the operation of the operator 10, display / non-display of a bar representing the left step time, display / non-display of a bar representing the right step time, or display / non-display of the feature amount is switched. You may make it perform.

以上、本実施形態によれば、歩行期間特定部73の構成及びその歩行期間特定処理により、加速度データ取得期間内において患者10の通常歩行期間を特定することができる。これにより、解析対象を、患者10が通常の歩行を安定に行っている期間に得られたデータに絞ることができ、高精度な解析を行うことができる。故に、患者10の歩行運動の客観的な評価が可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the normal walking period of the patient 10 can be specified within the acceleration data acquisition period by the configuration of the walking period specifying unit 73 and the walking period specifying process. As a result, the analysis target can be narrowed down to data obtained during a period in which the patient 10 stably performs normal walking, and high-precision analysis can be performed. Therefore, objective evaluation of the walking motion of the patient 10 becomes possible.

本実施形態によれば、ステップ基準時刻検出部74の構成及びそのステップ基準時刻検出処理により、患者10の一歩ごとの前進動作の基準となる時刻を検出することができる。このような基準時刻を用いることで、患者10の一歩または複数歩ずつの動作が行われているときの加速度データを抽出したり、その動作の所要時間を測定したりすることができ、患者10の一歩一歩の動作に着目した解析を行うことができる。故に、本実施形態は、患者10の歩行運動の客観的な評価に有効である。   According to the present embodiment, it is possible to detect a time that is a reference for the forward movement of each step of the patient 10 by the configuration of the step reference time detection unit 74 and the step reference time detection process. By using such a reference time, it is possible to extract acceleration data when one step or a plurality of steps of the patient 10 is performed, and to measure the time required for the operation. It is possible to perform an analysis focusing on the operation of each step. Therefore, this embodiment is effective for objective evaluation of the walking motion of the patient 10.

本実施形態によれば、ステップ時間グラフ生成部75及びそのステップ時間グラフ生成処理により、患者10の左右のステップ時間を求め、ステップ時間の時間変化を表すグラフを生成することができる。操作者11は、この左右のステップ時間のグラフを参照することで、患者10の歩行運動における左右差や安定性、疲れ具合などを直感的に理解し評価することができる。   According to the present embodiment, the left and right step times of the patient 10 can be obtained by the step time graph generation unit 75 and the step time graph generation process, and a graph representing the time change of the step time can be generated. The operator 11 can intuitively understand and evaluate the left-right difference, stability, fatigue level, and the like in the walking motion of the patient 10 by referring to the left and right step time graphs.

また、本実施形態によれば、ステップ時間グラフ生成部75及びそのステップ時間グラフ生成処理により、求められたステップ時間に係る各種の特徴量を算出することができる。操作者11は、これらの特徴量を参照することで、患者10の歩行運動における左右差や安定性、疲れ具合などを定量的に評価することができる。   Further, according to the present embodiment, various feature quantities related to the obtained step time can be calculated by the step time graph generation unit 75 and the step time graph generation process. By referring to these feature amounts, the operator 11 can quantitatively evaluate the left-right difference, stability, fatigue level, and the like in the walking motion of the patient 10.

これらにより、操作者11は、従来は目視によって主観的に評価されてきた患者10の前進動作の左右差と疲れ具合を、直感的にまたは定量的に評価することができる。   Thus, the operator 11 can intuitively or quantitatively evaluate the left-right difference and fatigue level of the forward movement of the patient 10 that has been subjectively evaluated by visual observation in the past.

また、本実施形態によれば、患者10の左右のステップ時間を自動で求めることができる。操作者11は、ステップ時間の計測のためにストップウォッチなどを携帯する必要がないため、ステップ時間を容易に求めることができる。また、操作者11は、手ぶらで歩行運動の評価に臨むことができ、患者10の歩行のサポートに注力することができる。   Further, according to the present embodiment, the left and right step times of the patient 10 can be automatically obtained. Since the operator 11 does not need to carry a stopwatch or the like for measuring the step time, the operator can easily obtain the step time. Moreover, the operator 11 can face the evaluation of the walking movement by hand, and can concentrate on the walking support of the patient 10.

操作者11は、これらの総合的な評価に基いて患者10の歩行中の動きを詳細に把握し、例えば効果的な歩行訓練プランを作成することができる。   Based on these comprehensive evaluations, the operator 11 can grasp in detail the movement of the patient 10 during walking, and can create, for example, an effective walking training plan.

なお、発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

例えば、本実施形態では、ステップ時間の時間変化を表す棒グラフを生成し表示しているが、左ステップ時間と右ステップ時間との占有率を全歩行期間または一部期間のステップについて求め、当該占有率を表す円グラフなどを生成し表示してもよい。   For example, in this embodiment, a bar graph representing the time change of the step time is generated and displayed. However, the occupation ratio of the left step time and the right step time is obtained for the entire walking period or a step of a partial period, and the occupation A pie chart representing the rate may be generated and displayed.

また例えば、本実施形態では、患者10の両足によるステップ時間すなわち左ステップ時間及び右ステップ時間の時系列的な変化を表すグラフを生成し表示しているが、両足のうちいずれかの足のみによるステップ時間の時系列的な変化を表すグラフを生成し表示するようにしてもよい。   Further, for example, in the present embodiment, a graph representing a time series change of the step time, that is, the left step time and the right step time by both feet of the patient 10 is generated and displayed, but only by one of both feet. You may make it produce | generate and display the graph showing the time-sequential change of step time.

また例えば、本実施形態は、発明を人の歩行運動に適用した例であるが、発明を人のその他の移動運動、例えば人の走行運動などにも適用することができる。   In addition, for example, the present embodiment is an example in which the invention is applied to a person's walking motion, but the invention can also be applied to another movement motion of a person, for example, a running motion of a person.

また例えば、本実施形態は、上述したように人に取り付けられた加速度センサから得られた加速度データを解析する移動運動解析装置であるが、コンピュータをこのような装置として機能させるためのプログラムもまた発明の実施形態の一つである。   Further, for example, the present embodiment is a mobile motion analysis device that analyzes acceleration data obtained from an acceleration sensor attached to a person as described above, but a program for causing a computer to function as such a device is also used. It is one of the embodiments of the invention.

1 歩行解析システム
10 患者
11 操作者
2 加速度センサモジュール
21 プロセッサ
22 加速度センサ
23 メモリ
24 通信I/F
25 バッテリ
201 加速度センサ部
202 サンプリング部
203 送信部
3 歩行解析装置
31 プロセッサ
32 ディスプレイ
33 操作部
34 メモリ
35 通信I/F
36 バッテリ
301 操作部
302 ディスプレイ部
303 患者情報受付部
304 受信部
305 加速度データ取得制御部
307 加速度データ解析部
310 表示制御部
312 記憶部
41 データベース
42 記憶媒体
71 加速度成分算出部
72 加速度波形生成部
73 歩行期間特定部
731 前後・上下加速度特徴量算出部
732 特徴量二値化処理部
733 二値化データばらつき量算出部
734 ばらつき量閾値判定部
735 マージン設定部
74 ステップ基準時刻検出部
741 前後加速度波形読取部
742 立上り−ピーク変換部
743 変換波形整形部
744 波高値正規化部
745 ピーク検出部
75 ステップ時間グラフ生成部
751 ステップ時間特定部
752 グラフ生成部
753 特徴量演算部

1 Gait Analysis System 10 Patient 11 Operator 2 Acceleration Sensor Module 21 Processor 22 Acceleration Sensor 23 Memory 24 Communication I / F
25 Battery 201 Acceleration sensor unit 202 Sampling unit 203 Transmitting unit 3 Walking analysis device 31 Processor 32 Display 33 Operation unit 34 Memory 35 Communication I / F
36 battery 301 operation unit 302 display unit 303 patient information reception unit 304 reception unit 305 acceleration data acquisition control unit 307 acceleration data analysis unit 310 display control unit 312 storage unit 41 database 42 storage medium 71 acceleration component calculation unit 72 acceleration waveform generation unit 73 Walking period identification unit 731 Front / rear / vertical acceleration feature amount calculation unit 732 Feature amount binarization processing unit 733 Binary data variation amount calculation unit 734 Variation amount threshold determination unit 735 Margin setting unit 74 Step reference time detection unit 741 Front / rear acceleration waveform Reading unit 742 Rise-peak conversion unit 743 Conversion waveform shaping unit 744 Peak value normalization unit 745 Peak detection unit 75 Step time graph generation unit 751 Step time specification unit 752 Graph generation unit 753 Feature amount calculation unit

Claims (4)

人に取り付けられた加速度センサから得られた前記人の移動運動中の加速度データに基づいて、前記移動運動を構成する個々の一歩の前進動作について、該一歩の前進動作に掛かる一歩所要時間を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された複数の一歩所要時間に基づいて、前記一歩所要時間の時系列的な変化を表すグラフを生成する生成手段と、を備え、
前記一歩所要時間に係る特徴量を求める演算手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記特徴量として、前記移動運動中の時間的に前寄りの時間帯における代表的な一歩所要時間と、前記移動運動中の時間的に後寄りの時間帯における代表的な一歩所要時間との間の変化量を求める、
移動運動解析装置。
Based on the acceleration data during the movement of the person obtained from an acceleration sensor attached to the person, the time required for one step for the one-step advance movement is specified for each one-step forward movement constituting the movement. Specific means to
Generating means for generating a graph representing a time-series change of the one-step required time based on a plurality of one-step required time specified by the specifying means;
A calculation unit for obtaining a feature amount related to the one-step required time;
The calculation means includes, as the feature amount, a typical one-step required time in a time zone that is closer to the front during the movement, and a representative step in a time zone that is closer to the time during the movement. Find the amount of change between the time required,
Mobile motion analysis device.
前記変化量は、前記前寄りの時間帯における一方の足による1以上の所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間と、前記後寄りの時間帯における該一方の足による前記所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間との間の変化量である、請求項に記載の移動運動解析装置。 The amount of change is a typical one-step required time of one or more predetermined steps by one leg in the front time zone and the predetermined number of one foot by the one foot in the rear time zone. The mobile motion analysis apparatus according to claim 1 , wherein the moving motion analysis apparatus is a change amount between a one-step required time and a representative one-step required time. 前記変化量は、前記前寄りの時間帯における両方の足による2以上の所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間と、前記後寄りの時間帯における該両方の足による前記所定数の一歩所要時間の代表的な一歩所要時間との間の変化量である、請求項に記載の移動運動解析装置。 The amount of change is a typical one-step required time of two or more predetermined steps required by both feet in the front time zone, and the predetermined number of both feet in the rear time zone. The mobile motion analysis apparatus according to claim 1 , wherein the moving motion analysis apparatus is a change amount between a one-step required time and a representative one-step required time. コンピュータを、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の移動運動解析装置として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as the mobile motion analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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