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JP3948717B2 - Walking cycle fluctuation measuring device - Google Patents

Walking cycle fluctuation measuring device Download PDF

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JP3948717B2
JP3948717B2 JP2002276344A JP2002276344A JP3948717B2 JP 3948717 B2 JP3948717 B2 JP 3948717B2 JP 2002276344 A JP2002276344 A JP 2002276344A JP 2002276344 A JP2002276344 A JP 2002276344A JP 3948717 B2 JP3948717 B2 JP 3948717B2
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fluctuation
counting
measuring device
walking
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学 宮本
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Osaka University NUC
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  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行周期を検出し、検出した歩行周期に基づき、歩行周期のゆらぎの特性を測定する歩行周期ゆらぎ測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
健康な人の歩行周期は1/fゆらぎを示す。また、左足及び右足それぞれにゆらぎを伴うリズムがあり、左右のゆらぎは相互に関係しながら同期を取っている。このゆらぎを測定することにより、経験的に得ている判定基準と照らし合わせて、健康な状態にあるか否かを判断することが出来る。
このゆらぎは、外傷等の整形外科的運動器の障害と、筋肉及び神経等内科的な疾患と、脊髄での神経反射及びリズム生成の障害と、更に上位の中枢神経又は精神的な障害とからでも、それぞれ特有のパターンに変化する。勿論、ストレスのみからでも変化する。
【0003】
このような歩行周期のゆらぎの特性を測定する装置については、従来から様々な装置が試みられて来たが、例えば、感圧板(フォースプレート)の上を歩行する装置では、数歩分の測定しか出来ない。また、非特許文献1には床面平行設置式のものが、非特許文献2には自作歩行路式のものが、非特許文献3には中敷式のものが、それぞれ開示されている。また、非特許文献4〜8にはフットスイッチを用いたものが開示されている。
【0004】
【非特許文献1】
CROUSE J,WALL JC and MARBLE AE;Measurement of the temporal and spatial parameters of gait using a microcomputer based system. J.biomed Engng 9,64-68,1987
【非特許文献2】
GARDNER GM, MURRAY MP;A method of measuring the duration of foot-floor contact during walking.Phys.Ther.11,751-756,1975
【非特許文献3】
GIFFORD G,HUGHES JA; Gait analysis system in clinical practice.J.biomed.Engng 5,297-301,1983
【非特許文献4】
ALEXANDERl I,CHAO EY and JOHNSON KA;The assessment of dynamic foot-to-ground contact forces and plantar pressure distribution;a review of the revolution current techniques and clinical applications.Foot Ankle 11,152-167,1990
【非特許文献5】
LIGGINS AB,BOWKER P;A simple low cost footswitch.J.biomed.Engng 13,87-88,1991
【非特許文献6】
MINNS RJ;A conductive rubber footswitch design for gait analysis.J.biomed.Engng 4,328-330,1982
【非特許文献7】
ROSS JD,ASHMANN RB;A thin foot switch.J.Biomechanics 20,733-734,1987
【非特許文献8】
WINTER DA,GREENLAW RK and HOBSON DA;A microswitch shoe for use in locomotion studies.J.Biomechanics,5,553-554,1972
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したものの内、床面平行設置式のもの及び自作歩行路式のものは、装置が大がかりであり、また高価になるという問題がある。中敷式のものは、スイッチングの閾値の設定が若干難しいという問題がある。
また、これら及びフットスイッチを用いたものは、全て、データをアナログデータレコーダにより磁気テープ等に一旦記録した後に、歩行周期のゆらぎを測定演算しており、データを一旦アナログ化することにより、アナログ機器が有するゆらぎの影響を受けるという問題がある。また、アナログ化したデータを蓄える装置が必要であり、更に、蓄えたデータを取り出し解析する為の手間がかかるという問題がある。
【0006】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、直接ディジタルデータを扱う為、アナログ機器が有するゆらぎの影響をうけず、データ処理/演算回路を簡単化出来、携帯可能であり、配線に制限されず測定場所が制限されない安価で簡便な歩行周期ゆらぎ測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置は、左右の足裏に設けたスイッチが、該足裏の歩行面との離接に応じてオフ/オンすることにより、左右の足の各歩行周期を検出し、検出した各歩行周期に基づき、該各歩行周期のそれぞれのゆらぎの特性を測定する歩行周期ゆらぎ測定装置において、前記スイッチのオフ/オン状態を無線により送信する手段と、該手段が送信したオフ/オン状態を受信する受信手段と、所定周期のクロックを作成する手段と、該手段が作成したクロックを、前記受信手段が受信したオフ/オン状態がオフからオンに変化した時点の間に計数する計数手段とを備え、該計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、前記ゆらぎの特性を測定すべくなしてあることを特徴とする。
【0008】
この歩行周期ゆらぎ測定装置では、左右の足裏に設けたスイッチが、該足裏の歩行面との離接に応じてオフ/オンすることにより、左右の足の各歩行周期を検出し、検出した各歩行周期に基づき、各歩行周期のそれぞれのゆらぎの特性を測定する。送信する手段が、左右の足裏に設けたスイッチのオフ/オン状態を無線により送信し、受信手段が、その送信したオフ/オン状態を受信する。作成する手段が、所定周期のクロックを作成し、計数手段が、その作成したクロックを、受信手段が受信したオフ/オン状態がオフからオンに変化した時点の間に計数し、計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、ゆらぎの特性を測定する。
これにより、直接ディジタルデータを扱う為、アナログ機器が有するゆらぎの影響をうけず、データ処理/演算回路を簡単化出来、携帯可能であり、配線に制限されず測定場所が制限されない安価で簡便な歩行周期ゆらぎ測定装置を実現することが出来る。
【0009】
第2発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置は、歩行周期を検出し、検出した歩行周期に基づき、該歩行周期のゆらぎの特性を測定する歩行周期ゆらぎ測定装置において、腰部に携帯すべき加速度検出器と、該加速度検出器が検出した加速度に応じて作動するスイッチ手段と、所定周期のクロックを作成する手段と、該手段が作成したクロックを、前記スイッチ手段が作動した時点の間に計数する計数手段とを備え、該計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、前記ゆらぎの特性を測定すべくなしてあることを特徴とする。
【0010】
この歩行周期ゆらぎ測定装置では、歩行周期を検出し、検出した歩行周期に基づき、歩行周期のゆらぎの特性を測定する。スイッチ手段が、腰部に携帯すべき加速度検出器が検出した加速度に応じて作動し、作成する手段が所定周期のクロックを作成する。計数手段が、その作成したクロックを、スイッチ手段が作動した時点の間に計数し、計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、ゆらぎの特性を測定する。
これにより、直接ディジタルデータを扱う為、アナログ機器が有するゆらぎの影響をうけず、データ処理/演算回路を簡単化出来、万歩計(登録商標)と一体化することも可能であり、配線に制限されず測定場所が制限されない安価で簡便な歩行周期ゆらぎ測定装置を実現することが出来る。
【0011】
第3発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置は、前記計数手段が計数した回数を計数する手段と、該手段が計数した回数が所定回数に達したか否かを判定する判定手段と、該判定手段が所定回数に達したと判定したときは、該所定回数に達したことを通知する為の音を出力する手段とを更に備え、前記計数手段は、前記判定手段が所定回数に達したと判定したときは、計数を停止すべくなしてあることを特徴とする。
【0012】
この歩行周期ゆらぎ測定装置では、計数する手段が、計数手段が計数した回数を計数し、判定手段が、その計数した回数が所定回数に達したか否かを判定する。出力する手段が、判定手段が所定回数に達したと判定したときは、所定回数に達したことを通知する為の音を出力し、計数手段は、判定手段が所定回数に達したと判定したときは、計数を停止する。
これにより、測定が終了したことを被験者に通知することが出来ると共に、被験者は、測定終了時にその終了操作を行わなくて良い。
【0013】
第4発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置は、前記各クロック数の時系列的な変動の自己相関関数を演算する手段と、該手段が演算した自己相関関数を図示する手段とを更に備え、該手段が図示した自己相関関数により、前記ゆらぎの特性を示すべくなしてあることを特徴とする。
【0014】
この歩行周期ゆらぎ測定装置では、演算する手段が、各クロック数の時系列的な変動の自己相関関数を演算し、図示する手段が、その演算した自己相関関数を図示し、図示する手段が図示した自己相関関数により、歩行周期のゆらぎの特性を示すので、歩行周期のゆらぎに異常があるか否かの判断が容易である。
【0015】
第5発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置は、前記クロックの所定周期は50ミリ秒以下に設定すべくなしてあることを特徴とする。
【0016】
この歩行周期ゆらぎ測定装置では、クロックの所定周期は50ミリ秒以下に設定するので、大きな誤差を生じることなく、歩行周期のゆらぎを測定することが出来、測定者は、ゆらぎが有する特性を判断することが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態1の使用形態を示す説明図である。この歩行周期ゆらぎ測定装置は、被験者の両足の踵にそれぞれ取り付けられたフットスイッチ4(スイッチ)が、被験者の腰部のベルトに取り付けられた送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2(送信する手段)に、コードにより接続されている。
【0018】
フットスイッチ4は、母材繊維の弾力性で切り替える力の閾値を設定出来る扁平柔軟なテープ状スイッチであり、それらのオン/オフ状態は、送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2を通じて確認(判定)される。
送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2を通じて確認(判定)されたオン/オフ状態は、パーソナルコンピュータである受信側装置1に接続された受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3(受信手段)を通じて受信され、受信側装置1に与えられる。
被験者は、送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2の電波が届く範囲で、測定中であることを意識することなく自由に歩くことが出来るので、被験者の意識に影響されない歩行周期ゆらぎの測定データを得ることが出来る。
【0019】
図2は、図1に示す歩行周期ゆらぎ測定装置の要部構成例を示すブロック図である。この歩行周期ゆらぎ測定装置は、送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2に、左右のフットスイッチ4が接続されている。
受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3は、受信側装置1のI/Oポート11に接続され、I/Oポート11には、他に受信側装置1のキーボード6、記憶部9、ディスプレイ13(図示する手段)、プリンタ12及び情報処理部10が接続されている。情報処理部10には、タイミングジェネレータ8(作成する手段)が作成した10m秒のクロックを計数する計数部7(計数手段)が接続されている。
【0020】
以下に、このような構成の歩行周期ゆらぎ測定装置の動作を、それを示す図3のフローチャートを参照しながら説明する。
受信側装置1の情報処理部10は、キーボード6又は図示しないマウスでスタート操作がなされると(S2)、パラメータNをリセットする(S4)。
情報処理部10は、歩行周期ゆらぎを測定中でないとき(S2)は、リターンして歩行周期ゆらぎ測定以外の処理を行う。
送信側ワイヤレスネットワークアダプタ2は、フットスイッチ4のオン/オフ状態を出力している。
【0021】
情報処理部10は、受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3を通じて、右足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認すると(S6)、計数部7に右足の計数を開始させる(S8)。
情報処理部10は、次に、受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3を通じて、左足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認すると(S10)、計数部7に左足の計数を開始させる(S12)。
尚、左右のフットスイッチ4は、オフからオンになった後、当然、オンからオフに戻るが、情報処理部10は、この動作は無視する。
【0022】
次に、情報処理部10は、受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3を通じて、右足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認すると(S14)、計数部7に右足の計数を終了させ(S16)、その計数結果を右足の歩行周期データとして記憶部9に記憶させる(S18)と共に、再度、計数部7に右足の計数を開始させる(S20)。
情報処理部10は、次に、受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3を通じて、左足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認すると(S22)、計数部7に左足の計数を終了させ(S24)、その計数結果を左足の歩行周期データとして記憶部9に記憶させる(S26)。
【0023】
情報処理部10は、次に、パラメータNに1を加算し(S28)、加算したパラメータNが128に達したか否かを判定する(S30)。
情報処理部10は、パラメータNが128に達していないとき(S30)は、再度、計数部7に左足の計数を開始させ(S12)、受信側ワイヤレスネットワークアダプタ3を通じて、右足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認するのを待つ(S14)。右足のフットスイッチ4がオフからオンになったことを確認すると、計数部7に右足の計数を終了させ(S16)、その計数結果を右足の歩行周期データとして記憶部9に記憶させる(S18)。
【0024】
情報処理部10は、パラメータNが128に達する(S30)迄、上述した動作を繰り返し、パラメータNが128に達した(S30)後は、左右それぞれの自己相関関数を演算し(S32)、演算した左右の自己相関関数をディスプレイ13に表示し(S34)リターンする。尚、このとき、演算した自己相関関数をプリンタ12により印刷することも可能である。
【0025】
パラメータNが128に達した(S30)とき、記憶部9は、右足及び左足のそれぞれ128個の歩行周期データを記憶しており、これらをグラフに表示すると、例えば、図4に示すようになる。サンプリング数は、1回目(1歩目)から128回目(左右それぞれの128歩目)迄であり、時系列的に並べてある。これらのデータを離散フーリエ変換し、そのパワースペクトラムを求め、対数パワースペクトラム−対数周波数のグラフに表示するとすれば、被験者が健康であれば、図7に示すように、左右それぞれが略1/fの直線に近いグラフを示すことになる。
従って、記憶した歩行周期データからパワースペクトラムを求めて、対数パワースペクトラム−対数周波数のグラフに表示するようにしても、疾患の有無をある程度判断することは可能である。
【0026】
尚、自己相関関数は、時系列的又は空間的に変動する量のtにおける値f(t)と、t+τにおける値f(t+τ)との積f(t)f(t+τ)の平均値をずれτの関数として表したものである。図4に示す被験者が健康な場合のデータの自己相関関数を図示すると、図5に示すような左右が略等しい緩やかな曲線になる。
一方、被験者に疾患があれば、図6(a)(b)に示すように、屈曲頻度の著しい折れ線となる。図6(a)は、末梢性疾患の影響が右足に出ている場合の例であり、図6(b)は、中枢性疾患の影響が左足に出ている場合の例である。
このように、採取したデータの自己相関関数を演算し図示すれば、疾患が存在する位置及び疾患の種類等を判断し易くなる。
【0027】
図8は、歩行周期を周波数が50m秒のクロックで計数した場合の採取データの例(a)、及びこの採取データのパワースペクトラムを求め、対数パワースペクトラム−対数周波数のグラフに表示した例(b)である。
これに対して、図9は、同じ被験者で、歩行周期を周波数が100m秒のクロックで計数した場合の採取データの例(a)、及びこの採取データのパワースペクトラムを求め、対数パワースペクトラム−対数周波数のグラフに表示した例(b)である。
図8,9から、歩行周期は、周波数50m秒以下のクロックで計数すれば、そのゆらぎの特性を測定することが可能であることが分かる。
【0028】
実施の形態2.
図10は、本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態2の使用形態を示す説明図である。この歩行周期ゆらぎ測定装置20は、被験者の腰部のベルトに取り付けられて使用される。歩行周期ゆらぎ測定装置20には、加速度検出器が内蔵されており、被験者の歩行に伴い発生する水平方向又は鉛直方向の加速度を検出する。尚、この場合、右足及び左足の区別はしないが、それぞれの歩行周期のゆらぎは測定可能である。
被験者は、自由に測定中であることを意識することなく歩くことが出来るので、被験者の意識に影響されない歩行周期ゆらぎの測定データを得ることが出来る。
【0029】
図11は、図10に示す歩行周期ゆらぎ測定装置の要部構成例を示すブロック図である。この歩行周期ゆらぎ測定装置20は、加速度検出器と、この加速度検出器が検出した加速度が所定加速度を超えたときにオンになり、この所定加速度より低い所定加速度を下回ったときにオフになるスイッチとからなる加速度スイッチ28(スイッチ手段)が、I/Oポート26に接続されている。スイッチがオン/オフする加速度を相違させることにより、チャタリングを防止する。
I/Oポート26には、他に操作部27、記憶部24、ディスプレイ25(図示する手段)、情報処理部23及びブザー29(音を出力する手段)が接続されている。情報処理部23には、タイミングジェネレータ21(作成する手段)が作成した10m秒のクロックを計数する計数部22(計数手段)が接続されている。
【0030】
以下に、このような構成の歩行周期ゆらぎ測定装置20の動作を、それを示す図12のフローチャートを参照しながら説明する。
情報処理部23は、操作部27でスタート操作がなされると(S40)、パラメータNをリセットし(S42)、ブザー29を鳴動させ(S43)、被験者に歩行周期ゆらぎ測定装置20が測定を開始したことを確認させる。
情報処理部23は、スタート操作がなされないとき(S40)は、操作部27で電源オフ操作がなされたか否かを判定し(S64)、電源オフ操作がなされていなければ、操作部27でスタート操作がなされたか否かを判定する(S40)。電源オフ操作がなされれば(S64)、電源をオフにして(S66)終了する。
【0031】
情報処理部23は、ブザー29を鳴動させた(S43)後、加速度スイッチ28がオフからオンになると(S44)、計数部22に計数を開始させる(S46)。尚、加速度スイッチ28は、オフからオンになった後、当然、オンからオフに戻るが、情報処理部23は、オンからオフに戻る動作は無視する。
情報処理部23は、次に、加速度スイッチ28がオフからオンになると(S48)、計数部22に計数を終了させ(S50)、その計数結果を歩行周期データとして記憶部24に記憶させる(S52)。
【0032】
情報処理部23は、次に、パラメータNに1を加算し(S54)、加算したパラメータNが256に達したか否かを判定する(S56)。
情報処理部23は、パラメータNが256に達していないとき(S56)は、計数部22に計数を開始させ(S46)、加速度スイッチ28がオフからオンになるのを待ち(S48)、加速度スイッチ28がオフからオンになると、計数部22に計数を終了させる(S50)。
【0033】
情報処理部23は、パラメータNが256に達する(S56)迄、上述した動作を繰り返し、パラメータNが256に達したとき(S56)は、ブザー29を鳴動させ(S58)、被験者に測定終了を通知する。
このとき、記憶部24は、256個の歩行周期データを記憶しており、これをグラフに表示すると、図4の左右何れかが示すグラフと同様になる。但し、サンプリング数は、1回目(1歩目)から256回目(両足による256歩目)迄である。これらのデータを離散フーリエ変換し、そのパワースペクトラムを求め、対数パワースペクトラム−対数周波数のグラフに表示するとすれば、被験者が健康であれば、図7の左右何れかが示すように、略1/fの直線に近いグラフを示すことになる。
【0034】
また、256個の歩行周期データは、左足及び右足のデータが交互に並んでいるので、1つおきに並べると、左右の特定は出来ないが、それぞれの歩行周期データとすることは出来る。また、測定開始後、何れの足から歩き始めるかを定めておくと、左右の特定も可能である。
【0035】
情報処理部23は、ブザー29を鳴動させた(S58)後、記憶部24に記憶してあるデータの自己相関関数を演算し(S60)、演算した自己相関関数のディスプレイ25への表示を開始し(S62)リターンする。
自己相関関数についての説明は、実施の形態1での説明と同様であり、被験者は、ディスプレイ25に表示された自己相関関数のグラフに基づき、身体に異常があるか否かを判断することが可能である。
【0036】
情報処理部23は、次に、操作部27で電源オフ操作がなされたか否かを判定し(S64)、電源オフ操作がなされていなければ、操作部27でスタート操作がなされたか否かを判定する(S40)。電源オフ操作がなされれば(S64)、電源をオフにして(S66)終了する。
本実施の形態2で説明した歩行周期ゆらぎ測定装置20は、小さな筐体内に収納することが可能であるので、例えば、万歩計と同じ筐体内に収納し、歩数を計数しながら、歩行周期のゆらぎも測定し、身体の異常を判断出来るように構成することも可能である。
【0037】
実施の形態3.
図13は、本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態3の構成例を示すブロック図である。この歩行周期ゆらぎ測定装置20aは、加速度検出器30と、この加速度検出器30が検出した加速度の検出信号をアナログ/ディジタル変換し、I/Oポート26に与えるADコンバータ31とを備えている。その他の構成は、図11に示す歩行周期ゆらぎ測定装置20と、加速度スイッチ28の有無を除いて同様であるので、説明を省略する。
また、この歩行周期ゆらぎ測定装置20aの使用形態は、図10に示す歩行周期ゆらぎ測定装置20の使用形態と同様である。
【0038】
歩行周期ゆらぎ測定装置20aは、水平方向又は鉛直方向の加速度の増減に基づき、歩行間隔時間を測定する。被験者が歩行中に加速度検出器30が検出し、サンプリング周期で読込まれた加速度は、図14(a)に示すように変化する。そこで、加速度が0を超え正になった時点Aから所定時間(例えば0.3秒程度の安全時間)をおき、次に正から負になった時点Bから、負から正になったA後、所定時間をおき、次に正から負になった時点B迄の時間を測定して行く。
【0039】
図14(a)は、普通の歩行速度で小歩幅の場合であり、(b)は、ゆっくりの歩行速度で小歩幅の場合であり、(c)は、普通の歩行速度でやや大歩幅の場合である。何れの場合も、加速度が正から負に反転する時点Bは、加速度の変化が安定していることが判る。
また、歩行周期ゆらぎ測定装置20aは、上述したような構成であるので、オン/オフスイッチを使用していないこと、及びサンプリングが離散的に行われることにより、設定によって、チャタリングを無視することが出来る。
【0040】
以下に、このような構成の歩行周期ゆらぎ測定装置20aの動作を、それを示す図15のフローチャートを参照しながら説明する。
情報処理部23は、操作部27でスタート操作がなされると(S70)、ブザー29を鳴動させ(S72)、被験者に歩行周期ゆらぎ測定装置20aが測定を開始したことを確認させ、パラメータNをリセットする(S74)。
情報処理部23は、スタート操作がなされないとき(S70)は、操作部27で電源オフ操作がなされたか否かを判定し(S112)、電源オフ操作がなされていなければ、操作部27でスタート操作がなされたか否かを判定する(S70)。電源オフ操作がなされれば(S112)、電源をオフして(S114)終了する。
【0041】
情報処理部23は、パラメータNをリセットした(S74)後、加速度を読込んで行き(S76)、加速度が負から正になると(S78)、0.3秒経過するのを待った(S80)後、また、加速度を読込んで行く(S82)。
情報処理部23は、次に、加速度が正から負になると(S84)、計数部22にクロックの計数を開始させる(S86)。
【0042】
情報処理部23は、次に、加速度を読込んで行き(S88)、加速度が負から正になると(S90)、0.3秒経過するのを待った(S92)後、また、加速度を読込んで行く(S94)。
情報処理部23は、次に、加速度が正から負になると(S96)、計数部22にクロックの計数を終了させ(S98)、その計数結果を歩行周期データとして記憶部24に記憶させる(S100)。
情報処理部23は、次に、パラメータNに1を加算し(S102)、加算したパラメータNが256に達したか否かを判定する(S104)。
情報処理部23は、パラメータNが256に達していないとき(S104)は、計数部22に計数を開始させ(S86)、加速度を読込んで行く(S88)。
【0043】
情報処理部23は、パラメータNが256に達する(S104)迄、上述した動作を繰り返し、パラメータNが256に達したとき(S104)は、ブザー29を鳴動させ(S106)、被験者に測定終了を通知する。
情報処理部23は、ブザー29を鳴動させた(S106)後、記憶部24に記憶してあるデータの自己相関関数を演算し(S108)、演算した自己相関関数のディスプレイ25への表示を開始する(S110)。
【0044】
情報処理部23は、次に、操作部27で電源オフ操作がなされたか否かを判定し(S112)、電源オフ操作がなされていなければ、操作部27でスタート操作がなされたか否かを判定する(S70)。電源オフ操作がなされれば(S112)、電源をオフにして(S114)終了する。その他の動作の説明は、実施の形態2で説明した動作の説明と同様であるので省略する。
【0045】
【発明の効果】
第1発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置によれば、直接ディジタルデータを扱う為、アナログ機器が有するゆらぎの影響をうけず、データ処理/演算回路を簡単化出来、携帯可能であり、配線に制限されず測定場所が制限されない安価で簡便な歩行周期ゆらぎ測定装置を実現することが出来る。
【0046】
第2発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置によれば、直接ディジタルデータを扱う為、アナログ機器が有するゆらぎの影響をうけず、データ処理/演算回路を簡単化出来、万歩計と一体化することも可能であり、配線に制限されず測定場所が制限されない安価で簡便な歩行周期ゆらぎ測定装置を実現することが出来る。
【0047】
第3発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置によれば、測定が終了したことを被験者に通知することが出来ると共に、被験者は、測定終了時にその終了操作を行わなくて良い。
【0048】
第4発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置によれば、歩行周期のゆらぎに異常があるか否かの判断が容易である。
【0049】
第5発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置によれば、大きな誤差を生じることなく、歩行周期のゆらぎを測定することが出来、測定者は、ゆらぎが有する特性を判断することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態の使用形態を示す説明図である。
【図2】図1に示す歩行周期ゆらぎ測定装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定データの例を示すグラフである。
【図5】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定データの自己相関関数の例を示すグラフである。
【図6】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定データの自己相関関数の例を示すグラフである。
【図7】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定データのパワースペクトラムの例を示すグラフである。
【図8】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定用クロックの周期を説明する為の、測定データ及びそのパワースペクトラムを示すグラフである。
【図9】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の測定用クロックの周期を説明する為の、測定データ及びそのパワースペクトラムを示すグラフである。
【図10】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態の使用形態を示す説明図である。
【図11】図10に示す歩行周期ゆらぎ測定装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図12】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図14】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の動作を示す説明図である。
【図15】本発明に係る歩行周期ゆらぎ測定装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 受信側装置
2 送信側ワイヤレスネットワークアダプタ(送信する手段)
3 受信側ワイヤレスネットワークアダプタ(受信手段)
4 フットスイッチ(スイッチ)
7,22 計数部(計数手段)
8,21 タイミングジェネレータ(作成する手段)
9,24 記憶部
10,23 情報処理部
13,25 ディスプレイ(図示する手段)
20 歩行周期ゆらぎ測定装置
28 加速度スイッチ(加速度検出器、スイッチ)
29 ブザー(音を出力する手段)
30 加速度検出器
31 ADコンバータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a walking cycle fluctuation measuring device that detects a walking cycle and measures a fluctuation characteristic of the walking cycle based on the detected walking cycle.
[0002]
[Prior art]
A healthy person's walking cycle shows 1 / f fluctuation. In addition, there are rhythms with fluctuations in the left foot and the right foot, and the left and right fluctuations are synchronized with each other. By measuring this fluctuation, it is possible to determine whether or not the patient is in a healthy state in light of the judgment criteria obtained empirically.
This fluctuation is caused by disorders of orthopedic motors such as trauma, internal diseases such as muscles and nerves, disturbance of nerve reflexes and rhythm generation in the spinal cord, and higher central nervous or mental disorders. However, it changes to a unique pattern. Of course, it changes only from stress.
[0003]
Various devices have been tried for measuring the fluctuation characteristics of the walking cycle. For example, a device that walks on a pressure-sensitive plate (force plate) measures several steps. I can only do it. Non-Patent Document 1 discloses a floor parallel installation type, Non-Patent Document 2 discloses a self-made walking path type, and Non-Patent Document 3 discloses an insole type. Non-Patent Documents 4 to 8 disclose ones using foot switches.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
CROUSE J, WALL JC and MARBLE AE; Measurement of the temporal and spatial parameters of gait using a microcomputer based system.J.biomed Engng 9,64-68,1987
[Non-Patent Document 2]
GARDNER GM, MURRAY MP; A method of measuring the duration of foot-floor contact during walking.Phys.Ther. 11,751-756,1975
[Non-Patent Document 3]
GIFFORD G, HUGHES JA; Gait analysis system in clinical practice.J.biomed.Engng 5,297-301,1983
[Non-Patent Document 4]
ALEXANDERl I, CHAO EY and JOHNSON KA; The assessment of dynamic foot-to-ground contact forces and plantar pressure distribution; a review of the revolution current techniques and clinical applications.Foot Ankle 11,152-167,1990
[Non-Patent Document 5]
LIGGINS AB, BOWKER P; A simple low cost footswitch.J.biomed.Engng 13,87-88,1991
[Non-Patent Document 6]
MINNS RJ; A conductive rubber footswitch design for gait analysis.J.biomed.Engng 4,328-330,1982
[Non-Patent Document 7]
ROSS JD, ASHMANN RB; A thin foot switch.J.Biomechanics 20,733-734,1987
[Non-Patent Document 8]
WINTER DA, GREENLAW RK and HOBSON DA; A microswitch shoe for use in locomotion studies.J.Biomechanics, 5,553-554,1972
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Among those described above, the floor parallel installation type and the self-made walking path type have problems that the apparatus is large and expensive. The insole type has a problem that it is difficult to set the switching threshold.
Moreover, all of these and those using foot switches measure and calculate the fluctuation of the walking cycle after data is once recorded on a magnetic tape or the like by an analog data recorder. There is a problem of being affected by fluctuations of the equipment. In addition, there is a need for a device for storing analog data, and there is a problem that it takes time and effort to extract and analyze the stored data.
[0006]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above. Since digital data is directly handled, the data processing / arithmetic circuit can be simplified and portable without being affected by fluctuations of analog devices. An object of the present invention is to provide an inexpensive and simple walking cycle fluctuation measuring device that is not limited to wiring and does not limit the measurement location.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the walking cycle fluctuation measuring device according to the first aspect of the invention, the switches provided on the left and right soles are separated from the walking surface of the soles. / According to contact Off / on In the walking cycle fluctuation measuring device that detects each walking cycle of the left and right feet and measures the fluctuation characteristics of each walking cycle based on each detected walking cycle, the switch of the switch Off / on Means for wirelessly transmitting the status and the means transmitted by the means Off / on Receiving means for receiving the status, means for creating a clock of a predetermined period, and the receiving means received the clock created by the means Off / on Condition is Off to on And a counting means for counting during the time of change, wherein the fluctuation characteristics are measured based on the number of clocks counted a plurality of times.
[0008]
In this walking cycle fluctuation measuring device, the switches provided on the left and right soles are separated from the walking surface of the soles. / According to contact Off / on Thus, each walking cycle of the left and right feet is detected, and the fluctuation characteristics of each walking cycle are measured based on each detected walking cycle. The means of transmission is the switch on the left and right foot Off / on The status is transmitted wirelessly, and the receiving means sends it Off / on Receive status. The creating means creates a clock of a predetermined period, and the counting means receives the created clock by the receiving means. Off / on Condition is Off to on Fluctuation characteristics are measured based on the number of clocks counted a plurality of times by the counting means.
As a result, since digital data is directly handled, the data processing / arithmetic circuit can be simplified without being affected by the fluctuations of analog devices, and it is portable, inexpensive, and easy to use without being restricted by wiring and measuring location. A walking cycle fluctuation measuring device can be realized.
[0009]
A walking cycle fluctuation measuring device according to a second aspect of the present invention is the walking cycle fluctuation measuring device that detects the walking cycle and measures the fluctuation characteristics of the walking cycle based on the detected walking cycle. Switching means that operates according to the acceleration detected by the acceleration detector, means for generating a clock having a predetermined period, and a count for counting the clock generated by the means during the time when the switching means is operated. Means for measuring the fluctuation characteristics based on the number of clocks counted a plurality of times by the counting means.
[0010]
In this walking cycle fluctuation measuring device, the walking cycle is detected, and the fluctuation characteristic of the walking cycle is measured based on the detected walking cycle. The switch means operates according to the acceleration detected by the acceleration detector to be carried on the waist, and the creating means creates a clock with a predetermined period. The counting means counts the generated clock during the time when the switch means is operated, and measures the fluctuation characteristics based on the number of clocks counted a plurality of times by the counting means.
As a result, since digital data is directly handled, the data processing / arithmetic circuit can be simplified without being affected by fluctuations of analog devices, and can be integrated with a pedometer (registered trademark). An inexpensive and simple walking cycle fluctuation measuring device that is not restricted and the measurement place is not restricted can be realized.
[0011]
A walking cycle fluctuation measuring device according to a third aspect of the present invention comprises means for counting the number of times counted by the counting means, determination means for determining whether the number of times counted by the means has reached a predetermined number, and the determination means Means for outputting a sound for notifying that the predetermined number of times has been reached, and the counting means determines that the determination means has reached the predetermined number of times. In this case, the counting is stopped.
[0012]
In this walking cycle fluctuation measuring device, the counting means counts the number of times counted by the counting means, and the determination means determines whether or not the counted number has reached a predetermined number. When the output means determines that the determination means has reached the predetermined number of times, it outputs a sound for notifying that the predetermined number of times has been reached, and the counting means determines that the determination means has reached the predetermined number of times When the counting stops.
Thereby, the subject can be notified that the measurement is completed, and the subject does not have to perform the termination operation when the measurement is completed.
[0013]
A walking cycle fluctuation measuring device according to a fourth aspect of the present invention further comprises means for calculating an autocorrelation function of the time-series fluctuation of each clock number, and means for illustrating the autocorrelation function calculated by the means, The means is characterized in that the fluctuation characteristic is shown by the illustrated autocorrelation function.
[0014]
In this walking cycle fluctuation measuring device, the calculating means calculates the autocorrelation function of the time-series fluctuation of each clock number, and the illustrated means illustrates the calculated autocorrelation function, and the illustrated means is illustrated. Since the autocorrelation function shows the fluctuation characteristics of the walking cycle, it is easy to determine whether or not there is an abnormality in the fluctuation of the walking cycle.
[0015]
The walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the fifth invention is characterized in that the predetermined cycle of the clock is set to 50 milliseconds or less.
[0016]
In this walking cycle fluctuation measuring device, the predetermined period of the clock is set to 50 milliseconds or less, so that the fluctuation of the walking cycle can be measured without causing a large error, and the measurer determines the characteristics of the fluctuation. I can do it.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a usage pattern of the first embodiment of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention. In this walking cycle fluctuation measuring device, foot switches 4 (switches) attached to the heels of both feet of a subject are connected to a transmitter wireless network adapter 2 (transmission means) attached to a belt on the waist of the subject by a cord. It is connected.
[0018]
The foot switch 4 is a flat and flexible tape-like switch that can set a threshold value of the force to be switched by the elasticity of the base fiber, and the ON / OFF state thereof is confirmed (determined) through the transmission-side wireless network adapter 2.
The on / off state confirmed (determined) through the transmission-side wireless network adapter 2 is received through the reception-side wireless network adapter 3 (reception means) connected to the reception-side device 1 that is a personal computer, and is received by the reception-side device 1. Given.
Since the subject can walk freely without being aware of the measurement being performed within the range where the radio wave of the transmitting-side wireless network adapter 2 can reach, the measurement data of the fluctuation of the walking cycle that is not influenced by the subject's consciousness can be obtained. I can do it.
[0019]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of the walking cycle fluctuation measuring apparatus illustrated in FIG. 1. In this walking cycle fluctuation measuring device, left and right foot switches 4 are connected to a transmitting-side wireless network adapter 2.
The reception-side wireless network adapter 3 is connected to the I / O port 11 of the reception-side device 1, and the I / O port 11 includes a keyboard 6, a storage unit 9, a display 13 (means shown). ), The printer 12 and the information processing unit 10 are connected. The information processing unit 10 is connected to a counting unit 7 (counting unit) that counts a 10 msec clock created by the timing generator 8 (creating unit).
[0020]
Hereinafter, the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the start operation is performed with the keyboard 6 or a mouse (not shown) (S2), the information processing unit 10 of the receiving device 1 resets the parameter N (S4).
When the walking cycle fluctuation is not being measured (S2), the information processing unit 10 returns to perform processing other than the walking cycle fluctuation measurement.
The transmitting-side wireless network adapter 2 outputs the on / off state of the foot switch 4.
[0021]
When the information processing unit 10 confirms that the right foot switch 4 is switched from OFF to ON through the receiving-side wireless network adapter 3 (S6), the information processing unit 10 causes the counting unit 7 to start counting the right foot (S8).
Next, when the information processing unit 10 confirms that the foot switch 4 of the left foot has been turned on from OFF through the receiving side wireless network adapter 3 (S10), the information processing unit 10 causes the counting unit 7 to start counting the left foot (S12). .
Note that the left and right foot switches 4 naturally return from on to off after being turned on from off, but the information processing unit 10 ignores this operation.
[0022]
Next, when the information processing unit 10 confirms that the right foot switch 4 is switched from OFF to ON through the receiving wireless network adapter 3 (S14), the information processing unit 10 causes the counting unit 7 to finish counting the right foot (S16). The counting result is stored in the storage unit 9 as walking cycle data of the right foot (S18), and the counting unit 7 is again started to count the right foot (S20).
Next, when the information processing unit 10 confirms that the foot switch 4 of the left foot has been turned on from OFF through the receiving side wireless network adapter 3 (S22), the counting unit 7 ends counting of the left foot (S24). The counting result is stored in the storage unit 9 as the left foot walking cycle data (S26).
[0023]
Next, the information processing unit 10 adds 1 to the parameter N (S28), and determines whether or not the added parameter N has reached 128 (S30).
When the parameter N has not reached 128 (S30), the information processing unit 10 causes the counting unit 7 to start counting the left foot again (S12), and the right foot switch 4 is connected via the receiving-side wireless network adapter 3. It waits to confirm that it has been turned on from off (S14). When it is confirmed that the right foot switch 4 is turned on from off, the counting unit 7 finishes counting the right foot (S16), and the counting result is stored in the storage unit 9 as the right foot walking cycle data (S18). .
[0024]
The information processing unit 10 repeats the above-described operation until the parameter N reaches 128 (S30). After the parameter N reaches 128 (S30), the left and right autocorrelation functions are calculated (S32). The left and right autocorrelation functions are displayed on the display 13 (S34) and the process returns. At this time, the calculated autocorrelation function can be printed by the printer 12.
[0025]
When the parameter N reaches 128 (S30), the storage unit 9 stores 128 walking cycle data for each of the right foot and the left foot, and when these are displayed on a graph, for example, as shown in FIG. . The number of samplings is from the first time (first step) to the 128th time (128th step on each of the left and right), which are arranged in time series. If these data are subjected to discrete Fourier transform, the power spectrum thereof is obtained and displayed in a logarithmic power spectrum-logarithmic frequency graph, if the subject is healthy, as shown in FIG. A graph close to the straight line will be shown.
Therefore, even if the power spectrum is obtained from the stored walking cycle data and displayed on the logarithmic power spectrum-logarithmic frequency graph, the presence or absence of the disease can be determined to some extent.
[0026]
The autocorrelation function deviates from the average value of the product f (t) f (t + τ) of the value f (t) at t and the value f (t + τ) at t + τ that fluctuates in time series or spatially. It is expressed as a function of τ. When the autocorrelation function of the data when the subject shown in FIG. 4 is healthy is illustrated, the left and right curves shown in FIG. 5 are gentle curves.
On the other hand, if the subject has a disease, it becomes a broken line with a significant bending frequency, as shown in FIGS. FIG. 6A is an example in the case where the influence of the peripheral disease is on the right foot, and FIG. 6B is an example in the case where the influence of the central disease is on the left foot.
Thus, if the autocorrelation function of the collected data is calculated and shown, it becomes easy to determine the position where the disease exists, the type of the disease, and the like.
[0027]
FIG. 8 shows an example (a) of collected data when the walking cycle is counted with a clock having a frequency of 50 milliseconds, and an example (b) of obtaining a power spectrum of the collected data and displaying it on a logarithmic power spectrum-logarithmic frequency graph. ).
On the other hand, FIG. 9 shows an example (a) of collected data when the walking cycle is counted with a clock having a frequency of 100 milliseconds, and the power spectrum of the collected data is obtained from the same subject. It is the example (b) displayed on the graph of frequency.
8 and 9, it can be seen that the fluctuation characteristics of the walking cycle can be measured by counting with a clock having a frequency of 50 milliseconds or less.
[0028]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a usage pattern of the second embodiment of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention. This walking cycle fluctuation measuring device 20 is used by being attached to a belt on the waist of a subject. The walking cycle fluctuation measuring device 20 includes an acceleration detector, and detects the acceleration in the horizontal direction or the vertical direction that occurs as the subject walks. In this case, the right foot and the left foot are not distinguished, but the fluctuation of each walking cycle can be measured.
Since the subject can freely walk without being aware that the measurement is being performed, measurement data of the walking cycle fluctuation that is not affected by the subject's consciousness can be obtained.
[0029]
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of the walking cycle fluctuation measuring apparatus illustrated in FIG. 10. The walking cycle fluctuation measuring device 20 is an acceleration detector and a switch that is turned on when the acceleration detected by the acceleration detector exceeds a predetermined acceleration and turned off when the acceleration falls below a predetermined acceleration lower than the predetermined acceleration. An acceleration switch 28 (switch means) consisting of the following is connected to the I / O port 26. Chattering is prevented by making the acceleration at which the switch turns on / off different.
In addition, an operation unit 27, a storage unit 24, a display 25 (means shown), an information processing unit 23, and a buzzer 29 (means for outputting sound) are connected to the I / O port 26. The information processing unit 23 is connected to a counting unit 22 (counting unit) that counts the 10-msec clock generated by the timing generator 21 (creating unit).
[0030]
Below, operation | movement of the walking period fluctuation measuring apparatus 20 of such a structure is demonstrated, referring the flowchart of FIG. 12 which shows it.
When the start operation is performed on the operation unit 27 (S40), the information processing unit 23 resets the parameter N (S42), rings the buzzer 29 (S43), and the walking cycle fluctuation measuring device 20 starts measuring the subject. Make sure you have done that.
When the start operation is not performed (S40), the information processing unit 23 determines whether the operation unit 27 performs a power-off operation (S64). If the power-off operation is not performed, the information processing unit 23 starts the operation unit 27. It is determined whether or not an operation has been performed (S40). If the power is turned off (S64), the power is turned off (S66) and the process is terminated.
[0031]
After the buzzer 29 is ringed (S43) and the acceleration switch 28 is turned on (S44), the information processing unit 23 causes the counting unit 22 to start counting (S46). The acceleration switch 28 naturally returns from on to off after being turned on from off, but the information processing unit 23 ignores the operation of returning from on to off.
Next, when the acceleration switch 28 is turned on from off (S48), the information processing unit 23 causes the counting unit 22 to finish counting (S50), and stores the counting result in the storage unit 24 as walking cycle data (S52). ).
[0032]
Next, the information processing section 23 adds 1 to the parameter N (S54), and determines whether or not the added parameter N has reached 256 (S56).
When the parameter N has not reached 256 (S56), the information processing unit 23 causes the counting unit 22 to start counting (S46), waits for the acceleration switch 28 to be turned on (S48), and the acceleration switch When 28 is turned on from off, the counting unit 22 finishes counting (S50).
[0033]
The information processing unit 23 repeats the above-described operation until the parameter N reaches 256 (S56). When the parameter N reaches 256 (S56), the buzzer 29 is sounded (S58), and the subject finishes the measurement. Notice.
At this time, the storage unit 24 stores 256 walking cycle data, and when this is displayed on a graph, it becomes the same as the graph shown on either the left or right side of FIG. However, the sampling number is from the first time (first step) to the 256th time (256th step with both feet). If these data are subjected to discrete Fourier transform, the power spectrum thereof is obtained, and displayed on a logarithmic power spectrum-logarithmic frequency graph, if the subject is healthy, as shown on either the left or right side of FIG. A graph close to a straight line of f will be shown.
[0034]
In addition, since the left and right foot data are alternately arranged in 256 walking cycle data, the left and right cannot be specified if they are arranged every other one, but can be used as the respective walking cycle data. In addition, it is possible to specify left and right by determining from which foot to start walking after the start of measurement.
[0035]
The information processing unit 23 sounds the buzzer 29 (S58), calculates the autocorrelation function of the data stored in the storage unit 24 (S60), and starts displaying the calculated autocorrelation function on the display 25. (S62) Return.
The description of the autocorrelation function is the same as that in the first embodiment, and the subject can determine whether or not there is an abnormality in the body based on the graph of the autocorrelation function displayed on the display 25. Is possible.
[0036]
Next, the information processing unit 23 determines whether or not a power-off operation has been performed by the operation unit 27 (S64). If the power-off operation has not been performed, the information processing unit 23 determines whether or not a start operation has been performed by the operation unit 27. (S40). If the power is turned off (S64), the power is turned off (S66) and the process is terminated.
Since the walking cycle fluctuation measuring device 20 described in the second embodiment can be housed in a small housing, for example, it is housed in the same housing as a pedometer and the walking cycle is counted while counting the number of steps. It is also possible to measure so as to be able to judge physical abnormalities.
[0037]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of the third embodiment of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention. The walking cycle fluctuation measuring device 20 a includes an acceleration detector 30 and an AD converter 31 that performs analog / digital conversion of an acceleration detection signal detected by the acceleration detector 30 and supplies the signal to the I / O port 26. Other configurations are the same except for the walking cycle fluctuation measuring device 20 shown in FIG.
The usage pattern of the walking cycle fluctuation measuring device 20a is the same as the usage pattern of the walking cycle fluctuation measuring device 20 shown in FIG.
[0038]
The walking cycle fluctuation measuring device 20a measures the walking interval time based on the increase or decrease of the acceleration in the horizontal direction or the vertical direction. The acceleration detected by the acceleration detector 30 while the subject is walking and read in the sampling period changes as shown in FIG. Therefore, after a predetermined time (for example, a safety time of about 0.3 seconds) from the time A when the acceleration exceeds 0 and becomes positive, after the time B when the acceleration changes from positive to negative, the time after A becomes negative. Then, after a predetermined time, the time from the positive point to the negative point B is measured.
[0039]
FIG. 14 (a) shows the case of a normal walking speed and a small stride, (b) shows the case of a slow walking speed and a small stride, and (c) shows a slightly large stride at a normal walking speed. Is the case. In any case, it can be seen that the change in acceleration is stable at time B when the acceleration is reversed from positive to negative.
Further, since the walking cycle fluctuation measuring device 20a has the above-described configuration, chattering may be ignored depending on the setting because the on / off switch is not used and sampling is performed discretely. I can do it.
[0040]
Hereinafter, the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus 20a having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the start operation is performed by the operation unit 27 (S70), the information processing unit 23 sounds the buzzer 29 (S72), causes the subject to confirm that the walking cycle fluctuation measurement device 20a has started measurement, and sets the parameter N. Reset (S74).
When the start operation is not performed (S70), the information processing unit 23 determines whether the operation unit 27 performs a power-off operation (S112). If the power-off operation is not performed, the information processing unit 23 starts the operation unit 27. It is determined whether or not an operation has been performed (S70). If a power-off operation is performed (S112), the power is turned off (S114) and the process ends.
[0041]
After resetting the parameter N (S74), the information processing unit 23 reads the acceleration (S76), and when the acceleration changes from negative to positive (S78), after waiting for 0.3 seconds (S80), Further, acceleration is read (S82).
Next, when the acceleration changes from positive to negative (S84), the information processing unit 23 causes the counting unit 22 to start counting the clock (S86).
[0042]
Next, the information processing section 23 reads the acceleration (S88), and when the acceleration changes from negative to positive (S90), waits for 0.3 seconds (S92), and then reads the acceleration again. (S94).
Next, when the acceleration changes from positive to negative (S96), the information processing unit 23 causes the counting unit 22 to finish counting the clock (S98), and stores the counting result in the storage unit 24 as walking cycle data (S100). ).
Next, the information processing section 23 adds 1 to the parameter N (S102), and determines whether or not the added parameter N has reached 256 (S104).
When the parameter N has not reached 256 (S104), the information processing section 23 causes the counting section 22 to start counting (S86) and reads the acceleration (S88).
[0043]
The information processing unit 23 repeats the above-described operation until the parameter N reaches 256 (S104). When the parameter N reaches 256 (S104), the buzzer 29 is sounded (S106), and the subject finishes the measurement. Notice.
The information processing unit 23 sounds the buzzer 29 (S106), calculates the autocorrelation function of the data stored in the storage unit 24 (S108), and starts displaying the calculated autocorrelation function on the display 25. (S110).
[0044]
Next, the information processing unit 23 determines whether or not a power-off operation has been performed by the operation unit 27 (S112). If the power-off operation has not been performed, the information processing unit 23 determines whether or not a start operation has been performed by the operation unit 27. (S70). If the power is turned off (S112), the power is turned off (S114) and the process is terminated. The description of other operations is the same as the description of the operations described in the second embodiment, and will not be repeated.
[0045]
【The invention's effect】
According to the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the first aspect of the invention, since digital data is directly handled, the data processing / arithmetic circuit can be simplified and portable without being affected by fluctuations of analog equipment, and limited to wiring. An inexpensive and simple walking cycle fluctuation measuring device that is not restricted and the measurement location is not limited can be realized.
[0046]
According to the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the second invention, since digital data is directly handled, the data processing / arithmetic circuit can be simplified and integrated with a pedometer without being affected by fluctuations of analog equipment. Therefore, it is possible to realize an inexpensive and simple walking cycle fluctuation measuring device that is not limited to wiring and is not limited to a measurement location.
[0047]
According to the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the third aspect of the invention, the subject can be notified that the measurement has been completed, and the subject does not have to perform the termination operation when the measurement is completed.
[0048]
According to the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the fourth invention, it is easy to determine whether or not there is an abnormality in the fluctuation of the walking cycle.
[0049]
According to the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the fluctuation of the walking cycle can be measured without causing a large error, and the measurer can determine the characteristics of the fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a usage pattern of an embodiment of a walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing an example of a configuration of a main part of the walking cycle fluctuation measuring apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing an example of measurement data of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an example of an autocorrelation function of measurement data of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an example of an autocorrelation function of measurement data of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing an example of a power spectrum of measurement data of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing measurement data and its power spectrum for explaining the period of the measurement clock of the walking period fluctuation measuring device according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing measurement data and its power spectrum for explaining the period of the measurement clock of the walking period fluctuation measuring device according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a usage pattern of the embodiment of the walking cycle fluctuation measuring device according to the present invention.
11 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a main part of the walking cycle fluctuation measuring apparatus illustrated in FIG. 10;
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of a walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the walking cycle fluctuation measuring apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Receiving device
2 Sending side wireless network adapter (transmission means)
3 Receiving side wireless network adapter (reception means)
4 Foot switch (switch)
7,22 Counting unit (counting means)
8,21 Timing generator (means to create)
9,24 storage unit
10, 23 Information processing section
13, 25 display (means shown)
20 Walking cycle fluctuation measuring device
28 Acceleration switch (acceleration detector, switch)
29 Buzzer (means to output sound)
30 Acceleration detector
31 AD converter

Claims (5)

左右の足裏に設けたスイッチが、該足裏の歩行面との離接に応じてオフ/オンすることにより、左右の足の各歩行周期を検出し、検出した各歩行周期に基づき、該各歩行周期のそれぞれのゆらぎの特性を測定する歩行周期ゆらぎ測定装置において、
前記スイッチのオフ/オン状態を無線により送信する手段と、該手段が送信したオフ/オン状態を受信する受信手段と、所定周期のクロックを作成する手段と、該手段が作成したクロックを、前記受信手段が受信したオフ/オン状態がオフからオンに変化した時点の間に計数する計数手段とを備え、該計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、前記ゆらぎの特性を測定すべくなしてあることを特徴とする歩行周期ゆらぎ測定装置。
The switches provided on the left and right soles are turned off / on according to the separation / contact with the walking surface of the soles to detect each walking cycle of the left and right feet, and based on each detected walking cycle, In the walking cycle fluctuation measuring device for measuring the fluctuation characteristics of each of the walking cycles,
Means for wirelessly transmitting the off / on state of the switch, receiving means for receiving the off / on state transmitted by the means, means for creating a clock of a predetermined period, and a clock created by the means, Counting means for counting during the time when the off / on state received by the receiving means changes from off to on, and the fluctuation means should measure the fluctuation characteristics based on the number of clocks counted a plurality of times. A walking cycle fluctuation measuring device characterized by being made.
歩行周期を検出し、検出した歩行周期に基づき、該歩行周期のゆらぎの特性を測定する歩行周期ゆらぎ測定装置において、
腰部に携帯すべき加速度検出器と、該加速度検出器が検出した加速度に応じて作動するスイッチ手段と、所定周期のクロックを作成する手段と、該手段が作成したクロックを、前記スイッチ手段が作動した時点間に計数する計数手段とを備え、該計数手段が複数回計数した各クロック数に基づき、前記ゆらぎの特性を測定すべくなしてあることを特徴とする歩行周期ゆらぎ測定装置。
In the walking cycle fluctuation measuring device for detecting the walking cycle and measuring the fluctuation characteristics of the walking cycle based on the detected walking cycle,
An acceleration detector to be carried on the waist, a switch means that operates in accordance with the acceleration detected by the acceleration detector, a means for generating a clock having a predetermined period, and a clock generated by the means is operated by the switch means. A walking period fluctuation measuring apparatus, characterized in that the fluctuation means includes a counting means for counting between the time points, and the characteristic of the fluctuation is measured based on the number of clocks counted by the counting means a plurality of times.
前記計数手段が計数した回数を計数する手段と、該手段が計数した回数が所定回数に達したか否かを判定する判定手段と、該判定手段が所定回数に達したと判定したときは、該所定回数に達したことを通知する為の音を出力する手段とを更に備え、前記計数手段は、前記判定手段が所定回数に達したと判定したときは、計数を停止すべくなしてある請求項2記載の歩行周期ゆらぎ測定装置。Means for counting the number of times counted by the counting means, determination means for determining whether the number of times counted by the means has reached a predetermined number of times, and when determining that the determination means has reached a predetermined number of times, Means for outputting a sound for notifying that the predetermined number of times has been reached, and the counting means is adapted to stop counting when the determining means determines that the predetermined number of times has been reached. The walking cycle fluctuation measuring device according to claim 2. 前記各クロック数の時系列的な変動の自己相関関数を演算する手段と、該手段が演算した自己相関関数を図示する手段とを更に備え、該手段が図示した自己相関関数により、前記ゆらぎの特性を示すべくなしてある請求項1乃至3の何れかに記載の歩行周期ゆらぎ測定装置。Means for calculating an autocorrelation function of the time-series fluctuation of each clock number, and means for illustrating the autocorrelation function calculated by the means; The walking cycle fluctuation measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the walking cycle fluctuation measuring device is designed to exhibit characteristics. 前記クロックの所定周期は50ミリ秒以下に設定すべくなしてある請求項1乃至4の何れかに記載の歩行周期ゆらぎ測定装置。The walking cycle fluctuation measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined cycle of the clock is set to 50 milliseconds or less.
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