JP6552875B2 - 移動運動解析装置、方法及びプログラム - Google Patents

移動運動解析装置、方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、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。
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。
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。
しかし、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。
そこで、近年においては、加速度センサ(sensor)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)。
特開2013−059489号公報
しかし、人の歩行運動などの移動運動の客観的な評価を、より適切に行ない、その評価結果を知ることができる技術が望まれている。
本願発明者は、鋭意検討及び実験の結果、人の移動運動の客観的な評価をより適切に行なうことができるパラメータを特定し本願発明に至った。すなわち、一の観点の発明は、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動を行なう人の移動速度、この人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つとに基づいて、前記人の運動の評価を行なう評価部と、この評価部の評価結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする移動運動解析装置である。
他の観点の発明は、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する人の移動速度、この人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つに基づいて、前記人の移動における推進力に関する評価を行なう第一評価部と、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なう第二評価部と、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なう第三評価部と、前記第一評価部、前記第二評価部及び前記第三評価部の各々の評価結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする移動運動解析装置である。
上記一の観点の発明によれば、前記評価部によって人の移動の評価が行われ、その評価結果が前記表示部に表示されるので、人の移動運動の客観的な評価を、より適切に行なうことができ、その評価結果を知ることができる。
上記他の観点の発明によれば、前記第一評価部によって得られる評価、すなわち前記人の移動における推進力に関する評価と、前記第二評価部によって得られる評価、すなわち前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価と、前記第三評価部によって得られる評価、すなわち前記人の移動のリズムに関する評価とが行われ、これらの評価結果の各々が表示される。従って、人の移動運動における推進力、バランス及びリズムの各々についての客観的な評価を行なうことができ、その評価結果を知ることができる。
実施形態における歩行解析システムの構成を概略的に示す図である。 図1に示す歩行解析システムを構成する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。 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。 パラメータ算出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 第一実施形態に係る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。 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。 評価値が表示されたディスプレイの一例を示す図である。 第一実施形態の変形例における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。 評価値と歩行年齢との対応関係を示す関数を示す図である。 第一実施形態の変形例において評価値とともに歩行年齢が表示されたディスプレイの一例を示す図である。 第二実施形態に係る評価値算出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 第二実施形態に係る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。 第一評価値、第二評価値及び第三評価値が表示されたディスプレイの一例を示す図である。 第二実施形態の変形例に係る評価値算出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 第二実施形態の変形例に係る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。 第二実施形態の変形例におけるディスプレイの一例を示す図である。
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。
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。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。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。
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。本例では、歩行解析装置3はスマートフォンである。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。
(第一実施形態)
先ず、第一実施形態について説明する。図3に示すように、加速度センサモジュール2は、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。
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。
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。
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。
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、向き)は、患者10の歩行中において変化しないものと仮定する。
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306と、パラメータ算出部307と、評価値算出部308と、時計部309と、表示制御部310と、記憶部311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306、パラメータ算出部307、評価値算出部308、時計部309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。
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、医師や理学療法士などの指導員である。
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(Electro-Luminescence)パネルなどにより構成されている。ディスプレイ部302は、発明における表示部の一例である。
時計部309は、時計機能を有しており、時刻を表す情報を出力する。なお、時刻は、あるタイミングを基準とした相対的なものであってもよい。
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311に記憶させる。
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。
加速度データ取得制御部305は、患者10の加速度データを取得するよう受信部304及び記憶部311を制御する。加速度データ取得制御部305は、データ収集開始から終了までの各時刻における加速度データを収集する。加速度データには、そのデータが取得された時刻情報が付帯される。時刻は、時計部309の出力に基づいて特定される。
加速度データ解析部306は、収集された加速度データに対して解析処理を行って、その解析結果を出力する。本例では、加速度データ解析部306は、収集された加速度データに基づいて、データ収集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(患者10の移動方向)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。
加速度データ解析部306は、特定された各方向の加速度成分について、その時間変化を表す加速度波形グラフのデータを生成してもよい。
パラメータ算出部307は、図4に示すように、移動速度算出部71、ステップ幅算出部72、第一ばらつき算出部73、第一比較値算出部74、第二比較値算出部75、第二ばらつき算出部76及び第三ばらつき算出部77を有する。詳細は後述する。
評価値算出部308は、患者10の歩行運動の評価を行なう。評価値算出部は、パラメータ算出部307で算出されたパラメータ値に基づいて、後述の演算式を演算して、患者10の歩行運動の評価値を算出する。評価値算出部308は、発明における評価部の実施の形態の一例である。
表示制御部310は、ディスプレイ部302の画面に、評価値算出部308によって算出された評価値を表示する。
記憶部311は、入力された患者情報、収集された加速度データ、加速度データの解析結果、評価値などを記憶する。なお、これらの情報は、必要に応じて、歩行解析装置3にLAN(Local Area Network)やインターネット(internet)を介して接続されたデータベース(database)41や外付けの記憶媒体42等に保存される。記憶媒体42としては、例えば、DVD−ROM、メモリカード(memory card)などが含まれる。
これより、第一実施形態に係る歩行解析システム1における処理の流れについて説明する。
図5は、第一実施形態に係る歩行解析システム1における処理の流れを示すフロー(flow)図である。
ステップ(step)S0では、準備段階として、加速度センサモジュール2を患者10の腰部に取り付ける。
ステップS1では、患者情報の入力を受け付ける。具体的には、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311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、この加速度データの解析結果、評価値などは、この患者情報と対応付けて記憶部311に記憶される。
ステップS2では、加速度データ取得制御部305は、受信部304及び記憶部311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。具体的に説明すると、まず、操作者11は、歩行解析装置3の操作部301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311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、所要の距離歩行してもらう。歩行距離は、例えば10mである。この患者10の歩行は、発明における右足と左足とを交互に踏み出して移動する運動の実施の形態の一例である。
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の歩行中における左右方向、前後方向、上下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311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。
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が生成されてもよい。この場合、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が生成される。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。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は、ディスプレイ部302に表示されてもよい。
図6に、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の一例を示す。
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。一方の足の踵着地から、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の動作を経て、再び一方の足の踵着地が行われるまでの動作を一ストライドというものとする。
上下方向加速度波形Wzにおいては、図6に示すように、歩行運動を構成する一方の足の踵着地と他方の足の踵着地に対応して、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。
前後方向加速度波形Wzにおいては、図6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。
次に、ステップS3では、評価値算出部307が、下記(式1)を演算して、患者10の歩行運動の評価値Vを算出する。
V=c1×X+c2×Y+c3×Z ・・・(式1)
(式1)において、c1、c2、c3は、任意の係数である。これらc1、c2、c3は、操作者11が操作部301によって設定できるようになっていてもよい。これにより、操作者11は、X、Y、Zのいずれのパラメータに重みを置くかを設定することができる。
また、(式1)において、
X=c4×X1+c5×X2+c6×X3 ・・・(式2)
Y=c7×Y1+c8×Y2 ・・・(式3)
Z=c9×Z1+c10×Z2 ・・・(式4)
である。
(式2)において、c4、c5、c6は任意の係数であり、(式3)において、c7、c8は任意の係数である。また、(式4)において、c9、c10は任意の係数である。
(式2)において、X1は患者10の歩行速度である。移動速度算出部71は、歩行開始から歩行停止までの10mの距離の歩行にかかった時間tに基づいて、患者10の歩行速度を算出する。例えば、時間tは、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である。時間tは、時計部309の出力によって特定される。
時間t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することによって特定されてもよい。また、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が、時間tとして特定されてもよい。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。
(式2)において、X2は患者10のステップ幅である。ステップ幅算出部72は、歩行開始から歩行停止までの10mの距離を、歩行開始から歩行停止までの患者10のステップ数で除することにより、ステップ幅を算出する。患者10のステップ数は、例えば上下方向加速度波形Wzにおいて所定の閾値以上である極大点の数により特定される。
(式2)において、X3は歩行期間における患者10の前後方向における加速度のばらつきである。具体的には、第一ばらつき算出部73が、前後方向加速度波形Wyにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値の標準偏差を、X3として算出する。前後方向加速度波形Wyにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値は、発明における人の移動方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の実施の形態の一例である。
ただし、歩行期間における患者10の前後方向における加速度のばらつきは、前記標準偏差に限られるものではない。
(式2)において、X1の項、X2の項、X3の項は、患者10の歩行運動における推進力の評価に関する項である。(式2)において、X1の項、X2の項、X3の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、c4、c5、c6のうち、少なくとも一つが零でなければよい。
次に、(式3)において、Y1は、患者10の一方の足の一ステップにかかる時間と患者10の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値である。具体的には、第一比較値算出部74が、患者10の一方の足の一ステップにかかる時間と患者10の他方の足の一ステップにかかる時間との比を、Y1として算出する。より詳細には、先ず、第一比較値算出部74は、例えば上下方向加速度波形Wzの極大点に基づいて、患者10の歩行期間における一方の足の一ステップにかかる時間の平均値Tav1と、患者10の歩行期間における他方の足の一ステップにかかる時間の平均値Tav2とを算出する。そして、第一比較値算出部74は、平均値Tav1と平均値Tav2との比をY1として算出する。
第一比較値算出部74は、平均値Tav1と平均値Tav2との比の代わりに、平均値Tav1と平均値Tav2との差をY1として算出してもよい。
(式3)において、Y2は、患者10の一方の足の一ステップにおける速度と患者10の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値である。具体的には、第二比較値算出部75が、患者10の一方の足の一ステップにおける最大速度と患者10の他方の足の一ステップにおける最大速度との比をY2として算出する。より詳細には、先ず、第二比較値算出部75は、例えば前後方向加速度波形Wyを積分して前後方向速度波形(図示省略)を生成する。次に、第二比較値算出部75は、前後方向速度波形において、患者10の歩行期間における一方の足の一ステップにおける最大速度の平均値Vav1と、患者10の歩行期間における他方の足の一ステップにおける最大速度の平均値Vav2とを算出する。次に、第二比較値算出部75は、平均値Vav1と平均値Vav2との比をY2として算出する。
第二比較値算出部75は、平均値Vav1と平均値Vav2との比の代わりに、平均値Vav1と平均値Vav2との差をY2として算出してもよい。
(式3)において、Y1の項、Y2の項は、患者10の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価、言い換えれば患者10の歩行運動における一方の足と他方の足とを同じように踏み出せているか否かの評価に関する項である。(式3)において、Y1の項、Y2の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、c7及びc8のうち、少なくとも一つが零でなければよい。
次に、(式4)において、Z1は、歩行期間における患者10の一方の足の一ステップにかかる時間と患者10の他方の足の一ステップにかかる時間(患者10の一ステップにかかる時間と次の一ステップに係る時間)とを合わせた合算時間のばらつきである。具体的には、第二ばらつき算出部76が、例えば上下方向加速度波形Wzの極大点に基づいて一ステップを特定し、一方の足の一ステップにかかる時間と他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間Taddの患者10の歩行期間における標準偏差Sを算出する。また、第二ばらつき算出部76は、患者10の歩行期間における合算時間Taddの平均値Tadaを算出する。そして、第二ばらつき算出部76は、標準偏差Sを平均値Tadaで除する(S/Tada)ことにより、Z1として変動係数を得る。
ただし、歩行期間における患者10の一方の足の一ステップにかかる時間と患者10の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつきは、前記変動係数に限られるものではない。
(式4)において、Z2は、歩行期間における患者10の鉛直方向の加速度のばらつきである。具体的には、第三ばらつき算出部77が、上下方向加速度波形Wzにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値の標準偏差を、Z2として算出する。上下方向加速度波形Wzにおいて所定の閾値以上である加速度の極大値は、発明において、加速度センサによって検出された鉛直方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の実施の形態の一例である。
ただし、歩行期間における患者10の鉛直方向の加速度のばらつきは、前記標準偏差に限られるものではない。
(式4)において、Z1の項、Z2の項は、患者10の歩行運動において、一方の足のステップと他方の足のステップ(一ステップと次の一ステップ)とからなる一ストライドのリズム、言い換えれば一ストライドの安定性の評価に関する項である。(式4)において、Z1の項、Z2の項のうち、少なくともいずれか一つが存在していればよい。言い換えれば、c9及びc10のうち、少なくとも一つが零でなければよい。
c4〜c10についても、操作者11が操作部301によって設定できるようになっていてもよい。これにより、操作者11は、(式2)〜(式4)における各項のいずれに重みを置くかを設定することができる。
評価値Vは、0以上100以下の範囲であるものとする。従って、0≦V≦100となるように、(式1)〜(式4)が設定される。
ステップS4では、表示制御部310が、図7に示すように、評価値Vを含む数字Nをディスプレイ部302に表示する。数字Nは、評価値Vの数字(本例では、V=85)と満点の数字「100」とを含む。これにより、操作者11は、100点満点中、評価値Vが何点であるかを知ることができる。
本例によれば、(式1)が演算されて評価値Vが算出されることにより、患者10の歩行運動の客観的な評価をより適切に行なうことができる。
次に、第一実施形態の変形例について説明する。図8に示すように、歩行解析装置3は、上述した構成のほか、運動年齢特定部312を有している。運動年齢特定部312は、評価値Vが算出されると、算出された評価値Vに対応する患者10の歩行年齢を特定する。運動年齢特定部312は、発明における運動年齢特定部の実施の形態の一例である。
運動年齢特定部312は、例えば図9に示すように、評価値Vと人の運動年齢との対応関係を示す関数Fに基づいて、評価値算出部308によって算出された評価値Vに対応する歩行年齢を特定する。関数Fは、本例では、評価値Vが零である場合には歩行年齢が90歳であり、評価値Vが100である場合には歩行年齢が20歳である一次関数である。ただし、関数Fは一次関数である場合に限られるものではない。関数Fは、評価値が高くなるほど歩行年齢が低くなる関数であればよい。
関数Fは、年齢ごとに存在していてもよい。この場合、例えば40歳代、50歳代など、ある範囲の年齢ごとに関数Fが存在していてもよい。この場合、評価値Vに基づいて、患者10の年齢に応じた歩行年齢が特定されるので、より適切な歩行運動の評価を行なうことができる。
運動年齢特定部312によって特定された歩行年齢Agは、図10に示すように、表示制御部310によってディスプレイ302に表示される。図10では、歩行年齢Agは評価値Vとともに表示されている。
(第二実施形態)
次に、第二実施形態について説明する。図11は、第二実施形態に係る評価値算出部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。なお、第二実施形態の加速度センサモジュール2及び歩行解析装置3のハードウェアの構成及びパラメータ算出部307の機能的な構成は、第一実施形態と同一であり、図3を援用して説明を省略する。以下、第一実施形態と異なる事項について説明する。
本例では、評価値算出部308は、第一評価値算出部81、第二評価値算出部82及び第三評価値算出部83を有している。
第二実施形態に係る歩行解析システム1における処理の流れについて、図12のフロー図に基づいて説明する。
ステップS10〜S12については、第一実施形態のS0〜S2と同一であり、説明を省略する。ステップS13では、第一評価値算出部81が、第一実施形態で説明した(式2)を演算して、Xを算出する。本例では、Xは第一評価値である。本例では、第一評価値Xが、0≦X≦10の範囲となるように、(式2)が設定される。
上述のように、(式2)において、X1の項、X2の項、X3の項は、患者10の歩行運動における推進力の評価に関する項であるので、第一評価値Xは、患者10の歩行運動における推進力の評価に関する値である。第一評価値算出部81は、発明における第一評価部の実施の形態の一例である。
また、ステップS13では、第二評価値算出部82が、第一実施形態で説明した(式3)を演算して、Yを算出する。本例では、Yは第二評価値である。本例では、第二評価値Yが、0≦Y≦10の範囲となるように、(式3)が設定される。
上述のように、(式3)において、Y1の項、Y2の項は、患者10の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価に関する項であるので、第二評価値Yは、患者10の歩行運動における一方の足のステップと他方の足のステップのバランスの評価に関する値である。第二評価値算出部82は、発明における第二評価部の実施の形態の一例である。
また、ステップS13では、第三評価値算出部83が、第一実施形態で説明した(式4)を演算して、Zを算出する。本例では、Zは第三評価値である。本例では、第三評価値Zが、0≦Z≦10の範囲となるように、(式4)が設定される。
上述のように、(式4)において、Z1の項、Z2の項は、患者10の歩行運動において、一方の足のステップと他方の足のステップとからなる一ストライドのリズムの評価に関する項であるので、第三評価値Zは、患者10の歩行運動において、一ストライドのリズムの評価に関する値である。第三評価値算出部83は、発明における第三評価部の実施の形態の一例である。
ステップS14では、表示制御部310が、図13に示すように、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zをディスプレイ部302に表示する。第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zは、10点満点中何点であるかが分かるように表示される。また、表示制御部310は、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zを示すレーダーチャートLcをディスプレイ部302に表示する。ディスプレイ部302に表示された第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Z及びレーダーチャートLcは、発明における表示部に表示された第一評価部、第二評価部及び第三評価部の各々の評価結果の実施の形態の一例である。
本例によれば、操作者11は、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zの各々を知ることができるので、患者10の歩行運動における要素である推進力、バランス及びリズムの各々についての客観的な評価を知ることができる。これにより、操作者11は、患者10の歩行運動において、どの要素に障害があるかを容易に把握することができる。
次に、第二実施形態の変形例について説明する。本例では、図14に示すように、評価値算出部308は、上述の構成のほか、第四評価値算出部84を有している。第四評価値算出部84は、発明における第四評価部の実施の形態の一例である。
この変形例では、図15のフロー図のステップS13′において、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zが算出されるほか、第四評価値算出部84が、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zを用いて、第一実施形態で説明した(式1)の演算を行ない、評価値Vを算出する。この評価値Vは、第一評価値X、第二評価値Y及び第三評価値Zの全てが考慮された総合評価値であり、発明における第四評価値の実施の形態の一例である。第一実施形態と同様に、0≦V≦100である。
ステップS14′では、表示制御部310が、図16に示すように、第一評価値X、第二評価値Y、第三評価値Z及びレーダーチャートLcと、評価値Vを含む数字Nとをディスプレイ部302に表示する。
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。
例えば、上記実施形態において、評価値Vを算出するための(式1)は一例であり、これに限定されるものではない。評価値Vは、X1、X2及びX3の少なくとも一つと、Y1及びY2の少なくとも一つと、Z1及びZ2の少なくとも一つとを含む演算式によって算出されればよい。
また例えば、上記実施形態は、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。
また、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動の一例として、上記実施形態では、歩行運動を挙げたが、本発明においては、これに限られるものではない。例えば、一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動には、走る運動も含まれる。
1 歩行解析システム
2 加速度センサモジュール
3 歩行解析装置
10 患者
11 操作者
21 プロセッサ
22 加速度センサ
31 プロセッサ
32 ディスプレイ
302 ディスプレイ部
308 評価値算出部
81 第一評価値算出部
82 第二評価値算出部
83 第三評価値算出部
84 第四評価値算出部
309 表示制御部
312 運動年齢特定部

Claims (13)

  1. 一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動を行なう人の移動速度、該人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つとに基づいて、前記人の運動の評価を行なう評価部と、
    該評価部の評価結果を表示する表示部と、
    を備えることを特徴とする移動運動解析装置。
  2. 人の運動の評価結果と人の運動年齢との対応関係に基づいて、前記評価部の評価結果に対応する前記人の運動年齢を特定する運動年齢特定部を備え、
    前記表示部には、前記運動年齢特定部によって特定された運動年齢が表示される
    ことを特徴とする請求項1に記載の移動運動解析装置。
  3. 一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する人の移動速度、該人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つに基づいて、前記人の移動における推進力に関する評価を行なう第一評価部と、
    前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なう第二評価部と、
    前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なう第三評価部と、
    前記第一評価部、前記第二評価部及び前記第三評価部の各々の評価結果を表示する表示部と、
    を備えることを特徴とする移動運動解析装置。
  4. 前記第一評価部の評価結果と、前記第二評価部の評価結果と、前記第三評価部の評価結果とに基づいて、前記人の運動の評価を行なう第四評価部を備え、
    前記表示部には、第四評価部の評価結果が表示される
    ことを特徴とする請求項3に記載の移動運動解析装置。
  5. 前記人の移動方向における加速度のばらつきは、前記人に取り付けられた加速度センサによって検出された前記人の移動方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の標準偏差であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  6. 前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値は、前記人の移動期間における前記人の一方の足の一ステップにかかる時間の平均値と、前記人の移動期間における前記人の他方の足の一ステップにかかる時間の平均値との比又は差であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  7. 前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値は、前記人の移動期間における前記人の一方の足の一ステップにおける最大速度の平均値と、前記人の移動期間における前記人の他方の足の一ステップにおける最大速度の平均値との比又は差であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  8. 前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつきは、前記人の移動期間における前記合算時間の標準偏差を、前記人の移動期間における前記合算時間の平均値で除した値であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  9. 前記人の右足の一ステップにかかる時間及び前記人の左足の一ステップにかかる時間は、前記人に取り付けられた加速度センサで検出された加速度に基づいて特定されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  10. 前記人における鉛直方向の加速度のばらつきは、前記人に取り付けられた加速度センサによって検出された鉛直方向における加速度のうち、前記人の移動における複数のステップの各々における最大加速度の標準偏差であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
  11. 一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する運動を行なう人の移動速度、該人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つと、前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つとに基づいて、前記人の運動の評価を行なうステップと、
    前記人の運動の評価の評価結果を表示するステップと、
    を含むことを特徴とする移動運動解析方法。
  12. 一方の足と他方の足とを交互に踏み出して移動する人の移動速度、該人の移動におけるステップ幅及び前記人の移動方向における加速度のばらつきのうちの少なくとも一つに基づいて、前記人の移動における推進力に関する評価を行なうステップと、
    前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間との比較結果を示す値及び前記人の一方の足の一ステップにおける速度と前記人の他方の足の一ステップにおける速度との比較結果を示す値のうち少なくとも一つに基づいて、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価を行なうステップと、
    前記人の一方の足の一ステップにかかる時間と前記人の他方の足の一ステップにかかる時間とを合わせた合算時間のばらつき及び前記人における鉛直方向の加速度のばらつきのうち少なくとも一つに基づいて、前記人の移動のリズムに関する評価を行なうステップと、
    前記人の移動における推進力に関する評価、前記人の一方の足のステップと他方の足のステップとのバランスに関する評価及び前記人の移動のリズムに関する評価の各々の評価結果を表示するステップと、
    を含むことを特徴とする移動運動解析方法。
  13. コンピュータを、請求項1〜10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。
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