JP6445232B2 - Motion analysis apparatus and motion analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、ヒトの歩行分析を行う動作解析装置および動作解析方法に関する。 The present invention relates to a motion analysis apparatus and a motion analysis method for performing human gait analysis.
従来、理学療法や作業療法に必要なヒトの歩行分析は、床反力計（フォースプレート）や三次元動作解析装置などを用いて行われるが、床反力計は高価であり、また１枚につき１歩の計測しか計測できないため、連続の歩行や自由歩行には適さないという問題がある。また、三次元動作解析装置についても、導入コスト、計測場所や稼働の手間などの問題があり、容易に使用することが困難である。 Conventionally, human gait analysis, which is necessary for physical therapy and occupational therapy, is performed using a floor reaction force meter (force plate) or a three-dimensional motion analyzer, but the floor reaction force meter is expensive. Since only one step can be measured, there is a problem that it is not suitable for continuous walking and free walking. Also, the three-dimensional motion analysis apparatus has problems such as introduction cost, measurement location, and labor of operation, and is difficult to use easily.
そこで、近年、携帯電話機やスマートフォンに内蔵されている加速度センサ等を用いて歩行分析を行うことが試みられている。例えば、特許文献１には、携帯電話に搭載されている３軸の加速度センサと、使用者が携帯電話を大腿部に装着しているか否かを検出する大腿部装着センサの信号をもとに、使用者の動作を判別し、表示することが記載されている。 Therefore, in recent years, it has been attempted to perform gait analysis using an acceleration sensor or the like built in a mobile phone or a smartphone. For example, Patent Document 1 includes signals of a triaxial acceleration sensor mounted on a mobile phone and a thigh attachment sensor that detects whether the user is wearing the mobile phone on the thigh. In addition, it is described that the operation of the user is determined and displayed.
また、例えば特許文献２には、スマートフォンに搭載された加速度センサ、角速度センサおよび地磁気センサにより検知したデータをもとに、使用者の行動を判定する技術が記載されている。また、スマートフォンは腰に装着し、さらに、加速度センサ、角速度センサおよび地磁気センサを備えた小型のヘッドセットタイプのセンサ群を頭部に装着することにより、しゃがむ動作と起立動作の判別を行うことも記載されている。 For example, Patent Document 2 describes a technique for determining a user's behavior based on data detected by an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and a geomagnetic sensor mounted on a smartphone. Smartphones can be worn on the hips, and a small headset-type sensor group equipped with an acceleration sensor, angular velocity sensor, and geomagnetic sensor can be worn on the head to discriminate between squatting and standing motions. Have been described.
また、例えば非特許文献１には、スマートフォンに内蔵された３軸加速度センサを用いて、使用者の歩行動作分析を行うスマートフォンのアプリケーションが記載されている。また、スマートフォンは腰部分に装着することが記載されている。 Further, for example, Non-Patent Document 1 describes a smartphone application that performs a user's walking motion analysis using a three-axis acceleration sensor built in the smartphone. In addition, it is described that the smartphone is worn on the waist.
前述のように、床反力計や三次元動作解析装置などを用いた歩行分析は導入コストが高い等の問題により、容易に使用することが困難であるが、特許文献１または非特許文献１に記載の装置では、加速度センサのみに基づく歩行分析であるため、一応の歩行の状態の分析はできるものの、理学療法や作業療法に必要な高精度な歩行分析を行うことが難しい。 As described above, gait analysis using a floor reaction force meter, a three-dimensional motion analysis device, or the like is difficult to use easily due to problems such as high introduction costs. However, Patent Document 1 or Non-Patent Document 1 In the apparatus described in (1), since the gait analysis is based only on the acceleration sensor, it is difficult to perform the gait analysis with high accuracy necessary for physical therapy and occupational therapy, although it is possible to analyze the state of the gait.
また、特許文献２に記載の装置では、頭部にも加速度センサを装着することにより、さらにしゃがむ動作と起立動作の判別を行うことを可能としているが、特許文献１または非特許文献１と同様に、一応の歩行の状態の分析はできるものの、理学療法や作業療法に必要な高精度な歩行分析を行うことは難しい。 Further, in the apparatus described in Patent Document 2, it is possible to further discriminate between a squatting action and a standing action by mounting an acceleration sensor on the head, as in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1. Although it is possible to analyze the state of gait for a while, it is difficult to perform the gait analysis required for physical therapy and occupational therapy.
そこで、本発明においては、スマートフォンを利用して安価ながら理学療法や作業療法に必要な高精度な歩行分析を行うことが可能な動作解析装置および動作解析方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a motion analysis device and a motion analysis method capable of performing a highly accurate gait analysis necessary for physical therapy and occupational therapy using a smartphone while being inexpensive.
本発明の動作解析装置は、加速度センサーが内蔵されたスマートフォンであってヒトの体幹に装着されるスマートフォンに接続される動作信号発生装置であり、ヒトの足裏の接地状態を検出することによりヒトの歩行動作に応じた動作信号を発生する動作信号発生装置と、スマートフォンを、動作信号発生装置により発生された動作信号に基づいて加速度センサーにより検出された加速度をヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録する手段として機能させるための動作解析プログラムとを含むものである。 The motion analysis device of the present invention is a motion signal generator that is connected to a smartphone that has a built-in acceleration sensor and is attached to a human trunk, and detects a ground contact state of a human foot. A motion signal generator that generates a motion signal corresponding to a human walking motion and a smartphone, and the acceleration detected by the acceleration sensor based on the motion signal generated by the motion signal generator is identified as the timing of the human walking motion And an operation analysis program for functioning as a recording means.
また、本発明の動作解析装置は、加速度センサーが内蔵されたスマートフォンであってヒトの体幹に装着されるスマートフォンと、ヒトの足裏の接地状態を検出することによりヒトの歩行動作に応じた動作信号を発生する動作信号発生装置とを含み、スマートフォンは、動作信号発生装置により発生された動作信号に基づいて加速度センサーにより検出された加速度をヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録するものであることを特徴とする。 In addition, the motion analysis device of the present invention is a smartphone with an acceleration sensor built-in, and a smartphone that is worn on the human trunk, and responds to a human walking motion by detecting the ground contact state of the human foot. Including a motion signal generating device that generates a motion signal, and the smartphone identifies and records the acceleration detected by the acceleration sensor based on the motion signal generated by the motion signal generating device as the timing of the human walking motion It is characterized by being.
また、本発明の動作解析方法は、加速度センサーが内蔵されたスマートフォンであり、ヒトの体幹に装着されるスマートフォンを用いた動作解析方法であって、ヒトの足裏の接地状態を検出することによりヒトの歩行動作に応じた動作信号を発生する動作信号発生装置により発生された動作信号に基づいて、加速度センサーにより検出された加速度をヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録することを含む。 Further, the motion analysis method of the present invention is a smartphone with an acceleration sensor built-in, and is a motion analysis method using a smartphone worn on a human trunk, and detects a ground contact state of a human foot. And identifying and recording the acceleration detected by the acceleration sensor as the timing of the human walking motion based on the motion signal generated by the motion signal generating device that generates the motion signal according to the human walking motion. .
これらの発明によれば、ヒトの体幹に装着されたスマートフォンに内蔵された加速度センサーにより検出された加速度が、ヒトの足裏の接地状態を検出することによりヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録されるため、ヒトの歩行動作に基づく高精度な加速度データを得ることができる。 According to these inventions, the acceleration detected by the acceleration sensor built in the smartphone attached to the human trunk is identified as the timing of the human walking motion by detecting the ground contact state of the human foot sole. Therefore, highly accurate acceleration data based on human walking motion can be obtained.
ヒトの足裏の接地状態を検出することによりヒトの歩行動作に応じた動作信号を発生する動作信号発生装置により発生された動作信号に基づいて、加速度センサーにより検出された加速度をヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録する構成により、スマートフォンを利用して安価ながら理学療法や作業療法に必要な高精度な歩行分析を行うことが可能となる。 Based on the motion signal generated by the motion signal generator that generates the motion signal according to the human walking motion by detecting the ground contact state of the human foot, the human walking motion is detected by the acceleration sensor. With the configuration of identifying and recording the timing, it is possible to perform a high-precision gait analysis necessary for physical therapy and occupational therapy at a low cost using a smartphone.
図１は本発明の実施の形態における動作解析装置の構成図、図２は図１の動作解析装置をヒトに装着した状態を示す説明図、図３は図１の動作信号発生装置の詳細を示す回路図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a motion analysis device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state where the motion analysis device of FIG. 1 is worn on a human, and FIG. 3 shows details of the motion signal generation device of FIG. FIG.
図１において、本発明の実施の形態における動作解析装置は、加速度センサー１０が内蔵されたスマートフォン１と、図２に示すように、ヒトＰの足裏の接地状態を検出することによりヒトＰの歩行動作に応じた動作信号を発生する動作信号発生装置２と、スマートフォン１の中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１上で動作させる動作解析プログラム３とから構成される。スマートフォン１は、固定ベルト４を用いてヒトＰの体幹に装着される。動作解析プログラム３は、スマートフォン１の内部メモリやメモリーカードなどの記憶装置１２に記憶され、ＣＰＵ１１により読み出されて実行される。 In FIG. 1, the motion analysis apparatus according to the embodiment of the present invention includes a smartphone 1 that includes an acceleration sensor 10 and a grounding state of a human P's sole as shown in FIG. The operation signal generating device 2 generates an operation signal corresponding to the walking motion, and the operation analysis program 3 is operated on the central processing unit (CPU) 11 of the smartphone 1. The smartphone 1 is attached to the trunk of the human P using the fixed belt 4. The motion analysis program 3 is stored in the storage device 12 such as an internal memory or a memory card of the smartphone 1, and is read and executed by the CPU 11.
動作信号発生装置２は、ヒトＰの足裏に取り付けられる圧力センサー２０と、圧力センサー２０の入力を音声信号へ変調する動作信号変調部２１とを有する。動作信号変調部２１は、図３に示すように、圧力センサー２０の抵抗値によってデューティ比が変わる音声信号を発生する信号発生回路２２により構成されている。信号発生回路２２は、例えばタイマーＩＣを利用して構成することができる。 The operation signal generator 2 includes a pressure sensor 20 attached to the sole of the human P, and an operation signal modulator 21 that modulates the input of the pressure sensor 20 into an audio signal. As shown in FIG. 3, the operation signal modulation unit 21 includes a signal generation circuit 22 that generates an audio signal whose duty ratio changes depending on the resistance value of the pressure sensor 20. The signal generation circuit 22 can be configured using a timer IC, for example.
また、本実施形態においては、圧力センサー２０は複数並列に接続されており、ヒトＰの足裏の踵などの歩行時に接地を開始する箇所および母趾などの離地する箇所にそれぞれ取り付けられる。信号発生回路２２によって発生した音声信号は、４極ピンジャック２３を通じてスマートフォン１の音声入力端子へ入力される。 Further, in the present embodiment, a plurality of pressure sensors 20 are connected in parallel and are respectively attached to a location where grounding is started when walking, such as a heel on the foot of the human P, and a location where ground is separated, such as a mother's heel. The audio signal generated by the signal generation circuit 22 is input to the audio input terminal of the smartphone 1 through the 4-pole pin jack 23.
スマートフォン１は、図１に示すように、前述の加速度センサー１０、ＣＰＵ１１および記憶装置１２の他、加速度センサー１０のアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器１３、動作信号発生装置２から入力された音声信号を圧力センサー２０の動作信号へ復調する動作信号復調部１４や表示操作部１５等を備える。加速度センサー１０は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸の加速度をそれぞれ検出するセンサーである。スマートフォン１の装着位置は、正中線上の第３腰椎の位置が望ましい。 As shown in FIG. 1, the smartphone 1 includes an acceleration signal 10, a CPU 11, and a storage device 12, an A / D converter 13 that converts an analog signal of the acceleration sensor 10 into a digital signal, and an operation signal generator 2. An operation signal demodulator 14 and a display operation unit 15 that demodulate the input audio signal into an operation signal of the pressure sensor 20 are provided. The acceleration sensor 10 is a sensor that detects accelerations in three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis. As for the mounting position of the smartphone 1, the position of the third lumbar vertebra on the median line is desirable.
動作解析プログラム３は、ＣＰＵ１１を、動作信号発生装置２により発生された動作信号に基づいて加速度センサー１０により検出された加速度をヒトＰの歩行動作のタイミングと同定して記録する手段として機能させるプログラムである。動作信号発生装置２により発生された動作信号は、前述のように、動作信号復調部１４を経てＣＰＵ１１へ入力される。また、加速度センサー１０により検出された加速度は、Ａ／Ｄ変換器１３を経てＣＰＵ１１へ入力される。ヒトＰの歩行動作のタイミングと同定されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸の加速度は、解析データとして記憶装置１２へ記録される。 The motion analysis program 3 causes the CPU 11 to function as means for identifying and recording the acceleration detected by the acceleration sensor 10 based on the motion signal generated by the motion signal generator 2 as the timing of the walking motion of the human P. It is. The operation signal generated by the operation signal generator 2 is input to the CPU 11 via the operation signal demodulator 14 as described above. The acceleration detected by the acceleration sensor 10 is input to the CPU 11 via the A / D converter 13. The X axis, Y axis, and Z axis accelerations identified as the walking motion timing of the human P are recorded in the storage device 12 as analysis data.
また、動作解析プログラム３の実行によりＣＰＵ１１は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸の加速度を表示操作部１５へ表示したり、周波数パワースペクトル（ＦＦＴ）を表示したり、動作信号発生装置２から入力された動作信号を表示したりすることが可能となっている。また、これらの表示データは、記憶装置１２へ記憶され、外部へ出力して解析することも可能となっている。 Further, by executing the motion analysis program 3, the CPU 11 displays the X-axis, Y-axis, and Z-axis accelerations on the display operation unit 15, displays the frequency power spectrum (FFT), and the motion signal generator. It is possible to display the operation signal input from 2. These display data are stored in the storage device 12, and can be output to the outside for analysis.
次に、動作信号発生装置２により発生された動作信号に基づいて加速度センサー１０により検出された加速度をヒトＰの歩行動作のタイミングと同定する処理について詳細に説明する。 Next, a process for identifying the acceleration detected by the acceleration sensor 10 based on the motion signal generated by the motion signal generator 2 as the timing of the walking motion of the human P will be described in detail.
図４はヒトの歩行周期とＸ軸（前後成分）、Ｙ軸（側方成分）およびＺ軸（垂直成分）のそれぞれの加速度との関係を示している。図４に示すように、ヒトの歩行周期は、初期接地（ＩＣ）、加重応答期（ＬＲ）、立脚中期（ＭＳｔ）、立脚終期（ＴＳｔ）、前遊脚期（ＰＳｗ）、つま先離地（ＴＯ）、遊脚初期（ＩＳｔ）、遊脚中期（ＭＳｗ）および遊脚終期（ＴＳｔ）から構成される。 FIG. 4 shows the relationship between the human walking cycle and the respective accelerations of the X-axis (front-rear component), Y-axis (side component), and Z-axis (vertical component). As shown in FIG. 4, the human walking cycle includes initial ground contact (IC), weighted response period (LR), mid-stance phase (MSt), end-of-stance phase (TSt), prosthetic phase (PSw), toe release ( (TO), initial free leg (ISt), intermediate free leg (MSw), and final free leg (TSt).
図５はヒトの歩行周期と歩行中の重心の位置（垂直変位）および垂直加速度との関係を示している。図５に示すように、ヒトの歩行中、（１）ＩＣ後に重心の垂直変位は最下位置、垂直加速度は正方向へ最大値、（２）ＭＳ付近で重心の垂直変位は最高位置、加速度は負方向へ最大値、（３）ＴＯ付近で重心の垂直変位は中間点、加速度はゼロとなる。 FIG. 5 shows the relationship between the human walking cycle, the position of the center of gravity during walking (vertical displacement), and vertical acceleration. As shown in FIG. 5, during human walking, (1) the vertical displacement of the center of gravity is the lowest position after IC, the vertical acceleration is the maximum value in the positive direction, and (2) the vertical displacement of the center of gravity is the highest position and acceleration near the MS. Is the maximum value in the negative direction. (3) In the vicinity of TO, the vertical displacement of the center of gravity is an intermediate point, and the acceleration is zero.
図６は平地正常歩行時のヒトの歩行周期とＸ軸（前後成分）、Ｙ軸（側方成分）およびＺ軸（垂直成分）のそれぞれの加速度の実測値との関係を示している。図７はこのうちＺ軸（垂直成分）の加速度のみを表したものであり、図５の垂直加速度に近似した波形となっている。これらの図にはヒトの歩行周期が示されてるが、実際には歩行動作は連続して速やかに行われるため、加速度を計測しても歩行動作のどの時期（タイミング）に当たるのかは分からない。 FIG. 6 shows the relationship between the human walking cycle and normal acceleration values of the X-axis (front-rear component), Y-axis (side component) and Z-axis (vertical component) during normal walking on a flat ground. FIG. 7 shows only the Z-axis (vertical component) acceleration, and has a waveform that approximates the vertical acceleration of FIG. Although these figures show the human walking cycle, in reality, since the walking motion is performed continuously and quickly, it is not known at which timing (timing) of the walking motion the acceleration is measured.
そこで、本実施形態における動作解析装置では、図６に示すように加速度センサー１０により検出された加速度をヒトＰの歩行動作のタイミングと同定するため、動作信号発生装置２により発生された動作信号を利用する。図８はＸ軸（前後成分）、Ｙ軸（側方成分）およびＺ軸（垂直成分）のそれぞれの加速度と圧力センサー２０の動作信号との関係を示している。 Therefore, in the motion analysis device according to the present embodiment, the motion signal generated by the motion signal generator 2 is used to identify the acceleration detected by the acceleration sensor 10 as the timing of the walking motion of the human P as shown in FIG. Use. FIG. 8 shows the relationship between the acceleration of each of the X axis (front and rear component), the Y axis (side component), and the Z axis (vertical component) and the operation signal of the pressure sensor 20.
図８に示すように、圧力センサー２０の動作信号からヒトＰの歩行動作中のＩＣ（足裏面が地面に設置する時期）とＴＯ（足裏面が地面から離れる時期）を記録し、Ｘ軸（前後成分）、Ｙ軸（側方成分）およびＺ軸（垂直成分）のそれぞれの加速度波形と照らし合わせることにより、加速度センサー１０に検出された加速度をヒトＰの歩行動作のタイミングと同定する。なお、より正確にＩＣとＴＯの時期を得るためには、圧力センサー２０を踵外側と母趾先端にそれぞれ取り付けることが望ましい。動作解析プログラムは、ＣＰＵ１１により実行されることで、スマートフォン１に圧力センサー２０からの信号強度を記憶装置１２へ記録する機能、加速度波形と重ね合わせて表示する機能、その域値可変機能や、設定域値を超えた時間を記録するタイムスタンプ機能等を実現させる。 As shown in FIG. 8, the IC during the walking motion of the human P (time when the foot sole is placed on the ground) and TO (time when the foot sole leaves the ground) are recorded from the operation signal of the pressure sensor 20, and the X axis ( The acceleration detected by the acceleration sensor 10 is identified as the timing of the walking motion of the human P by comparing with the respective acceleration waveforms of the front-rear component), the Y-axis (side component), and the Z-axis (vertical component). In order to obtain the time of IC and TO more accurately, it is desirable to attach the pressure sensor 20 to the outer side of the heel and the tip of the main heel, respectively. The motion analysis program is executed by the CPU 11 so that the smartphone 1 can record the signal intensity from the pressure sensor 20 in the storage device 12, the function of superimposing the acceleration waveform on the display, the variable value function, Implement a time stamp function that records the time exceeding the threshold.
以上のように、本実施形態における動作解析装置では、ヒトＰの体幹に装着されたスマートフォン１に内蔵された加速度センサー１０により検出された加速度が、圧力センサー２０によってヒトＰの足裏の接地状態を検出することによりヒトＰの歩行動作のタイミングと同定して記録されるため、ヒトＰの歩行動作に基づく高精度な加速度データを得ることができる。また、得られた加速度データを積分計算することによって、速度データおよび変位データを得ることがも可能である。また、得られた各種データは、スマートフォン１から有線通信または無線通信によりパーソナルコンピュータ等の他の機器へ送信することも可能である。 As described above, in the motion analysis apparatus according to the present embodiment, the acceleration detected by the acceleration sensor 10 built in the smartphone 1 attached to the trunk of the human P is detected by the pressure sensor 20 on the ground of the sole of the human P. By detecting the state and identifying and recording the timing of the walking motion of the human P, highly accurate acceleration data based on the walking motion of the human P can be obtained. It is also possible to obtain velocity data and displacement data by integrating the obtained acceleration data. The various data obtained can also be transmitted from the smartphone 1 to other devices such as a personal computer by wired communication or wireless communication.
そして、このようにヒトＰの歩行動作のタイミングと同定された加速度データによれば、重心の加速度、床反力の推測、歩行周期（ＩＣ、ＭＳ、ＴＯ時間）や歩行周期の各相の期間等を解析することが可能である。図６に示す実測値は、高価な床反力計により測定した値と近似した波形となっており、本実施形態における動作解析装置は、スマートフォン１を利用した簡易床反力計として利用することが可能であり、安価ながら理学療法や作業療法に必要な高精度な歩行分析を行うことが可能である。 Then, according to the acceleration data identified as the timing of the walking motion of the human P in this way, the acceleration of the center of gravity, the estimation of the floor reaction force, the walking cycle (IC, MS, TO time) and the period of each phase of the walking cycle Etc. can be analyzed. The actually measured values shown in FIG. 6 are waveforms that approximate the values measured by an expensive floor reaction force meter, and the motion analysis device in the present embodiment is used as a simple floor reaction force meter using the smartphone 1. It is possible to carry out high-precision walking analysis necessary for physical therapy and occupational therapy at a low price.
なお、重心の移動および床反力を正確に推測するために、スマートフォン１は正中線上の第３腰椎の位置に装着することが望ましいが、この位置に限定されるものではない。また、本実施形態においては、踵外側と母趾先端にそれぞれ圧力センサー２０を取り付けることで、歩行動作における足裏の前後の接地タイミングとヒトの歩行動作のタイミングとを同定して、ヒトの歩行動作に基づくより高精度な加速度データを得ているが、ヒトＰの足裏の接地状態を検出することができれば、レーザー測定器等の他の検出器を用いることも可能である。 In order to accurately estimate the movement of the center of gravity and the floor reaction force, the smartphone 1 is preferably mounted at the position of the third lumbar vertebra on the median line, but is not limited to this position. In the present embodiment, the pressure sensor 20 is attached to each of the outer heel side and the tip of the heel to identify the ground contact timing before and after the sole of the walking motion and the timing of the human walking motion. Although more accurate acceleration data based on the motion is obtained, other detectors such as a laser measuring device can be used as long as the ground contact state of the sole of the human P can be detected.
また、通常、スマートフォン１には、３軸の地磁気センサー、傾斜センサーおよび角速度センサーが内蔵されているため、前述の加速度センサー１０に加えてこれらのセンサーの情報を元に加速度を補正計算させることも可能である。これにより、スマートフォン１を設置した場所の変化にとらわれずに、一定した加速度出力が可能となる。したがって、このスマートフォン１を身体各部位に設置することで、設置した各部位の加速度、速度および変位のデータを得ることができ、三次元動作解析装置として機能させることも可能である。 In addition, since the smartphone 1 normally includes a triaxial geomagnetic sensor, a tilt sensor, and an angular velocity sensor, the acceleration can be corrected and calculated based on the information of these sensors in addition to the acceleration sensor 10 described above. Is possible. Thereby, a constant acceleration output becomes possible without being constrained by the change of the place where the smartphone 1 is installed. Therefore, by installing this smartphone 1 in each part of the body, it is possible to obtain acceleration, speed, and displacement data of each installed part, and it is also possible to function as a three-dimensional motion analysis device.
また、動作信号発生装置２にＬＥＤ等の発光装置を設け、動作信号の入力とＬＥＤの発光とをシンクロさせることも可能である。これにより、ヒトＰを動作信号発生装置２のＬＥＤの発光とともに動画で記録し、動画内でのＬＥＤの発光と加速度センサー１０の加速度波形の立ち上がりとを合わせることで、動画内のヒトＰの歩行動作との同期が可能となる。 It is also possible to provide a light emitting device such as an LED in the operation signal generating device 2 to synchronize the input of the operation signal and the light emission of the LED. As a result, the human P is recorded in a moving image together with the light emission of the LED of the motion signal generator 2, and the walking of the human P in the moving image is performed by combining the light emission of the LED in the moving image and the rise of the acceleration waveform of the acceleration sensor 10. Synchronization with operation is possible.
本発明の動作解析装置および動作解析方法は、ヒトの歩行分析を行う装置および方法として有用である。 The motion analysis device and the motion analysis method of the present invention are useful as a device and method for performing human gait analysis.
Ｐ ヒト
１ スマートフォン
２ 動作信号発生装置
３ 動作解析プログラム
４ 固定ベルト
１０ 加速度センター
１１ 中央演算処理装置
１２ 記憶装置
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ 動作信号復調部
１５ 表示操作部
１６ 解析データ
２０ 圧力センサー
２１ 動作信号変調部
２２ 信号発生回路
２３ ４極ピンジャック
P human 1 smartphone 2 motion signal generator 3 motion analysis program 4 fixed belt 10 acceleration center 11 central processing unit 12 storage device 13 A / D converter 14 motion signal demodulator 15 display operation unit 16 analysis data 20 pressure sensor 21 motion Signal modulation unit 22 Signal generation circuit 23 4 pole pin jack
Claims (4)
前記スマートフォンを、前記動作信号発生装置から前記音声入力端子へ入力された前記音声信号を前記ヒトの歩行動作に応じた前記圧力センサーの動作信号へ復調し、この復調された動作信号に基づいて前記加速度センサーにより検出された加速度を前記ヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録する手段として機能させるための動作解析プログラムと
を含む動作解析装置。 An operation signal generator that is connected to a smartphone that is mounted on a human trunk, and that is attached to the human foot and detects a ground contact state of the human foot An operation signal modulation unit including a pressure sensor and a signal generation circuit that modulates an input of the pressure sensor into an audio signal, and generates a signal whose duty ratio varies depending on a resistance value of the pressure sensor as the audio signal An operation signal generator for inputting the audio signal to an audio input terminal of the smartphone;
The smartphone demodulates the audio signal input to the audio input terminal from the operation signal generator into an operation signal of the pressure sensor corresponding to the human walking motion, and based on the demodulated operation signal, A motion analysis apparatus comprising: a motion analysis program for causing an acceleration detected by an acceleration sensor to function as a means for identifying and recording the timing of the human walking motion.
前記ヒトの足裏に取り付けられて前記ヒトの足裏の接地状態を検出する圧力センサーと、前記圧力センサーの入力を音声信号へ変調する動作信号変調部であり、前記音声信号として前記圧力センサーの抵抗値によってデューティ比が変わる信号を発生する信号発生回路を含む動作信号変調部とを有し、前記音声信号を前記スマートフォンの音声入力端子へ入力する動作信号発生装置と
を含み、
前記スマートフォンは、前記動作信号発生装置から前記音声入力端子へ入力された前記音声信号を前記ヒトの歩行動作に応じた前記圧力センサーの動作信号へ復調し、この復調された動作信号に基づいて前記加速度センサーにより検出された加速度を前記ヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録するものである
動作解析装置。 A smartphone with a built-in accelerometer and attached to the human trunk,
A pressure sensor that is attached to the sole of the human and detects the ground contact state of the human foot; and an operation signal modulating unit that modulates an input of the pressure sensor into an audio signal, An operation signal modulation unit including a signal generation circuit that generates a signal whose duty ratio changes according to a resistance value, and an operation signal generation device that inputs the audio signal to an audio input terminal of the smartphone,
The smartphone demodulates the audio signal input to the audio input terminal from the operation signal generator into an operation signal of the pressure sensor corresponding to the human walking movement, and based on the demodulated operation signal, A motion analysis apparatus for identifying and recording the acceleration detected by the acceleration sensor as the timing of the human walking motion.
前記ヒトの足裏に取り付けられて前記ヒトの足裏の接地状態を検出する圧力センサーと、前記圧力センサーの入力を音声信号へ変調する動作信号変調部であり、前記音声信号として前記圧力センサーの抵抗値によってデューティ比が変わる信号を発生する信号発生回路を含む動作信号変調部とを有する動作信号発生装置から前記音声信号を前記スマートフォンの音声入力端子へ入力すること、
前記スマートフォンが、前記動作信号発生装置から前記音声入力端子へ入力された前記音声信号を前記ヒトの歩行動作に応じた前記圧力センサーの動作信号へ復調し、この復調された前記動作信号に基づいて、前記加速度センサーにより検出された加速度を前記ヒトの歩行動作のタイミングと同定して記録すること
を含む動作解析方法。 It is a smartphone with a built-in acceleration sensor, a motion analysis method using a smartphone attached to the human trunk,
A pressure sensor that is attached to the sole of the human and detects the ground contact state of the human foot; and an operation signal modulating unit that modulates an input of the pressure sensor into an audio signal, Inputting the audio signal to an audio input terminal of the smartphone from an operation signal generation device having an operation signal modulation unit including a signal generation circuit that generates a signal whose duty ratio varies depending on a resistance value ;
The smartphone demodulates the audio signal input from the operation signal generation device to the audio input terminal into an operation signal of the pressure sensor corresponding to the human walking operation, and based on the demodulated operation signal A motion analysis method including identifying and recording the acceleration detected by the acceleration sensor as the timing of the human walking motion.
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