JP5504810B2 - 歩行姿勢判定装置、制御プログラム、および制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、歩行姿勢を判定するための判定装置に関する。

姿勢の美しさの評価において、バランスと対称性とは重要な要素となる。
歩行時の姿勢を評価する技術としては、特開２００１−２１８７５４号公報が、ウォーキング時の足圧分布を解析することにより、動作の美しさ、健康度を評価する技術を開示している。また、特開２００８−１０９９６６号公報は、加速度波形をリサージュ図化し、体重心の加速度の分布を表示させる技術を開示している。たとえば、被測定者の前後方向または左右方向の加速度の時間変化を表現すると、左右のバランスが均等な理想状態の歩行姿勢は、図２３（Ａ）のような折れ線図で表わされる。被測定者の前後方向の加速度の時間変化を表現すると、右足の歩幅の大きい歩行姿勢は、図２３（Ｂ）のような、右足歩行時の周期において前後方向の加速度が大きい折れ線図で表わされる。被測定者の左右方向の加速度の時間変化を表現すると、重心が右寄りの歩行姿勢は、図２４（Ａ）のような、右足歩行期間の周期において右側の加速度変化の大きい折れ線図で表わされる。被測定者の前後方向の加速度の時間変化を表現すると、いわゆるがに股と言われる歩隔が大きく左右にぶれる歩行姿勢は、図２４（Ｂ）のような、一方の足（図では右足）歩行期間の周期において前後の加速度変化の小さい折れ線図で表わされる。

特開２００１−２１８７５４号公報 特開２００８−１０９９６６号公報

しかしながら、このような従来の技術では、測定のための機器が大掛かりになる、という問題があった。また、測定できる場所などの環境が限られる、という問題があった。さらに、これら技術での表示内容を理解するためのは専門知識が必要であり、誰にでもリアルタイムで理解できるものではない、という問題があった。たとえば、図２３（Ａ）〜図２４（Ｂ）の折れ線図から表わされる歩行姿勢を理解するためには、専門知識が必要とされる。従って、これら技術を用いて日常生活における歩行姿勢の評価・歩行姿勢の改善指導や矯正を行なうのが難しいという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、簡易にかつリアルタイムに歩行姿勢の判定を行なうことのできる歩行姿勢判定装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、歩行姿勢判定装置は、本体部と、本体部の加速度を検出するための加速度センサと、第１の方向の加速度を用いた演算を行なって、歩行姿勢を表わす指標における指標値を算出するための演算手段と、歩行姿勢を表わす指標における指標値と歩行姿勢レベルとの対応を記憶するための記憶手段と、歩行姿勢の判定結果として、演算手段で算出された指標値の属する歩行姿勢レベルを出力するための出力手段とを備える。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は、歩幅、重心バランス、および歩隔のうちの少なくとも１つである。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は２以上の指標を含み、記憶手段は、指標ごとの指標値と歩行姿勢レベルとの対応、および複数の指標についての指標値または歩行姿勢レベルの組み合わせと歩行姿勢のタイプとの対応を記憶し、出力手段は、歩行姿勢の判定結果として、複数の指標についての指標値または歩行姿勢レベルの組み合わせに応じた歩行姿勢のタイプを表示する。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は２以上の指標を含み、出力手段は、複数の指標のうちの２以上の指標について、それぞれで判定された歩行姿勢レベルを、それぞれの指標を軸とする１つのグラフで画面表示する。

好ましくは、出力手段は、歩行姿勢の判定結果として、判定された歩行姿勢レベルに応じた位置またはサイズでのバブルチャートで歩行姿勢レベルを画面表示する。

好ましくは、歩行姿勢判定装置は、目標レベルとしての歩行姿勢レベルの入力を受け付けるための入力手段をさらに備え、出力手段は、判定された歩行姿勢レベルと入力された歩行姿勢レベルとの差分を出力する。

好ましくは、出力手段は、表示画面による出力、振動装置による出力、光による出力、および音声による出力のうちの少なくとも１つの出力を行なう。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は歩幅であり、演算手段は、第１の方向の加速度を用いて本体部の第２の方向の加速度のうちの右足歩行区間の加速度および左足歩行区間の加速度を抽出する演算と、指標値として右足歩行区間の加速度と左足歩行区間の加速度との差分または割合を算出する演算とを行ない、記憶手段は、歩幅についての歩行姿勢レベルとして、左足歩行区間の歩幅と右足歩行区間の歩幅とのバランスのレベルを指標値に対応付けて記憶する。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は重心バランスであり、演算手段は、指標値として第１の方向の加速度の所定期間の平均値を算出する演算を行ない、記憶手段は、重心バランスについての歩行姿勢レベルとして、右側重心と左側重心とのバランスのレベルを指標値に対応付けて記憶する。

好ましくは、歩行姿勢を表わす指標は歩隔であり、演算手段は、指標値として第１の方向の加速度変化の振幅を算出する演算を行ない、記憶手段は、歩隔についての歩行姿勢レベルとして、歩隔の広狭のレベルを指標値に対応付けて記憶する。

この発明にかかる歩行姿勢判定装置を用いることで、大掛かりな装置を必要とせず、簡易にかつリアルタイムに歩行姿勢の判定を行なうことができる。また、視覚的に判定結果が表示されることで、専門知識を有さなくても判定結果を把握でき、容易に歩行姿勢の改善指導や矯正を行なうことができる。

実施の形態にかかる歩数計の外観の具体例および歩数計の装着の具体例を示す図である。 実施の形態にかかる歩数計の、ハードウェア構成の具体例を示す図である。 実施の形態にかかる歩数計の、機能構成の具体例を示す図である。 実施の形態にかかる歩数計での、歩行姿勢の判定動作の流れを表わすフローチャートである。 歩数計で測定される加速度の方向を説明するための図である。 図４のＳ３０で行なわれる、歩幅判定の流れを表わすフローチャートである。 入力される加速度データの具体例を示す図である。 歩幅レベルが異なる２種類の、それぞれの上下軸方向の加速度データの具体例を示す図である。 歩幅判定用テーブルの具体例を示す図である。 歩幅判定結果の表示の具体例を示す図である。 図４のＳ５０で行なわれる、重心バランス判定の流れを表わすフローチャートである。 重心バランスレベルが異なる２種類の、それぞれの左右軸方向の加速度データの具体例を示す図である。 重心判定用テーブルの具体例を示す図である。 重心バランス判定結果の表示の具体例を示す図である。 図４のＳ７０で行なわれる、歩隔判定の流れを表わすフローチャートである。 歩隔レベルが異なる２種類の、それぞれの左右軸方向の加速度データの具体例を示す図である。 歩隔判定用テーブルの具体例を示す図である。 歩隔判定結果の表示の具体例を示す図である。 第１の変形例での、歩行姿勢の判定結果の表示の具体例を示す図である。 第１の変形例での、歩行姿勢の判定結果の表示を説明する図である。 第２の変形例での、歩行姿勢の判定結果の出力の具体例を示す図である。 振動装置の振動タイミングを説明する図である。 従来の、歩行姿勢の判定結果の表示方法を説明する図である。 従来の、歩行姿勢の判定結果の表示方法を説明する図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

実施の形態においては、歩行姿勢を判定するための判定装置を歩数計で実現するものとする。しかしながら、歩行姿勢判定装置を実現する装置は歩数計に限定されず、後述する、被測定者の歩行に伴う加速度の変化を検出可能な装置であればどのような装置であってもよい。たとえば、加速度の変化を検出するための検出装置と、当該装置に接続され、検出装置での検出結果を処理するための処理装置（コンピュータ等）とで構成されるシステム、などであってもよい。

図１（Ａ）を参照して、実施の形態にかかる歩数計１００は、携行が可能な小型の本体ケーシングを有しており、本体ケーシングは、ケース本体１１０とカバー体１２０とクリップ体１３０とに分割されている。

ケース本体１１０は、カウントされた歩数やカロリー消費量等の各種情報が表示可能なディスプレイ２０および使用者による操作を受け付けるためのボタン３０が設けられた表示面を有する。ボタン３０は、後述する歩行姿勢の判定動作の開始を指示するための判定ボタン３１を含む。

ケース本体１１０の下端とカバー体１２０とは、接合部分を軸に回転可能に連結され、該接合部分の回転によって、歩数計１００は開状態または閉状態となる。カバー体１２０の、ケース本体１１０の表示面に相対する面とは反対側の面に、クリップ体１３０が設けられる。クリップ体１３０により、図１（Ｂ）に示されるような、ユーザの第二仙骨付近や左右腰部等への歩数計１００の装着が可能となる。

図２を参照して、歩数計１００はハードウェア構成の一例として、全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、上述のディスプレイ２０およびボタン３０と、加速度センサ４０と、ＣＰＵ１０で実行されるプログラム等を記憶するためのメモリ５０と、電池等の電源７０とを含む。加速度センサ４０は、後述する判定処理で用いる加速度データを得るため、直交する３軸方向のうちの少なくとも後述する２方向の加速度を測定できる角度に備えられた２つのセンサを含む。なお、加速度センサ４０は体動を検出するために各軸方向の加速度変化を検出するセンサであって、同様に体動を検出するセンサであれば加速度センサに限定されない。たとえば、加速度センサ４０に替えて、各加速度を検出するためのジャイロや磁気センサなどが搭載されていてもよい。

図３を参照して、歩数計１００は機能構成の一例として、加速度センサ４０からの入力に基づいて加速度を検知するための加速度検知部１０１と、ディスプレイ２０での表示を制御するための表示部１０２と、加速度演算および後述する姿勢判定の演算を行なうための演算部１０３と、電源７０に接続して装置全体に電力を供給する処理を行なうための電源接続部１０４と、演算部１０３での演算に用いられる、後述する姿勢情報テーブルや判定結果等を記憶するための記憶部１０５と、ボタン３０からの操作信号の入力を受け付けて必要な信号を演算部１０３に入力するための操作部１０６とを含む。これら機能は、ＣＰＵ１０がメモリ５０に記憶されるプログラムを読み出して実行することでＣＰＵ１０に形成されるものであってもよいし、少なくとも一部が、電気回路等のハードウェアで構成されてもよい。

演算部１０３は、加速度検知部１０１で検知された加速度と予め記憶されているしきい値とを用いて被測定者が歩行動作を行なったことを判断し、その歩数をカウントする。さらに、予め記憶部１０５等に記憶されている被測定者の身長または歩幅を用いて、被測定者の運動量を算出する。運動量としては、移動量（移動距離）、消費カロリーなどが該当する。また、演算部１０３は、運動量として、後述する、被測定者に対する各方向の運動量を算出することもできる。

また、演算部１０３は、歩行姿勢の判定のための演算を行なう。図４を用いて、歩数計１００での歩行姿勢の判定動作の流れを説明する。図４に示される動作は、操作部１０６が、判定ボタン３１が押下されたことによる判定ボタン３１からの操作信号を受信すると開始される。または、演算部１０３において体動が検出されて歩数の測定が行なわれるときに、自動的に開始されてもよい。

図４を参照して、歩数計１００の演算部１０３は、加速度検知部１０１から加速度データの入力を受け付け（ステップ（以下、Ｓと略する）１０）、該加速度データを用いて歩行姿勢の指標の判定として、歩幅判定（Ｓ３０）、重心バランス判定（Ｓ５０）、および歩隔判定（Ｓ７０）を行ない、それぞれの指標の値を算出する。それぞれの判定結果は、それぞれの判定の後に表示されてもよいし、すべての判定の後に総合的に表示されてもよい。

図４に表わされた歩行姿勢の判定動作は、繰り返し行なわれるものとする。そして、再度操作部１０６が判定ボタン３１からの操作信号を受信する、などのタイミング、つまり判定動作を終了させる動作が検出されたタイミングなどで、動作が終了する。または、演算部１０３において体動が検出されなくなったときに、自動的に終了してもよい。

以降、歩幅判定（Ｓ３０）、重心バランス判定（Ｓ５０）、および歩隔判定（Ｓ７０）のそれぞれについて、詳細な動作の流れを説明する。

まず、図５を用いて、Ｓ１０で入力される加速度データについて説明する。歩数計１００では、加速度センサ４０で測定されることによって、図５で表わされる、被測定者の左右軸方向の加速度としてｘ軸方向の加速度、および上下軸方向の加速度としてｙ軸方向の加速度の、少なくとも２方向の加速度が入力される。演算部１０３は、これら加速度データのうちの、ｙ軸方向の加速度データを用いて歩幅判定を行ない、ｘ軸方向の加速度データを用いて重心バランス判定を行ない、ｘ軸方向の加速度データを用いて歩隔判定を行なう。

なお、以降の例では演算部１０３において、体動を表わす指標として加速度データを用いて歩行姿勢の判定のための演算が行なわれるものとするが、加速度から算出された移動量や消費カロリー等の運動量を用いて行なわれてもよい。その場合も、後述する演算と同様の演算とすることができる。

図６を参照して、Ｓ３０の歩幅判定では、演算部１０３は、Ｓ１００で上下軸方向（ｙ方向）の加速度データのうち、右足歩行期間の加速度および左足歩行期間の加速度を判定する。ここで、一方の足での歩行期間（すなわち一歩分の歩行期間）を、当該足の踵の接地から次の踵の接地までの期間とする。

右足歩行期間では左右軸方向（ｘ方向）の加速度のうちの右側加速度が最大となり、左足歩行期間では左右軸方向（ｘ方向）の加速度のうちの左側加速度が最大となる。図７の実線で表わされた加速度変化においては、右側加速度が正、左側加速度が負で表わされているので、上に凸の加速度変化期間が右足歩行期間を表わし、下に凸の加速度変化期間が左足歩行期間を表わしている。

上下軸方向（ｙ方向）の加速度については、一方の足での歩行期間に、加速度が０から徐々に増加して最大値に達した後、徐々に減少して０を経て最小値に至り、その後再び徐々に増加して０に戻る、という変化を示す。図７の点線で表わされた加速度変化においては、加速度の増加側が正、減速側が負で表わされているので、上に凸および下に凸の一組の周期が一方の足の歩行期間（すなわち一歩分の歩行期間）を表わしている。

そこで、Ｓ１００で演算部１０３は、図７に示されるように、左右軸方向の加速度データの周期を上下軸方向の加速度データの周期に測定時刻を同期させて重ねることで、上下軸方向の加速度変化の周期が、右足歩行期間の上下軸方向の加速度変化を表わしたものであるか、左足歩行期間の上下軸方向の加速度変化を表わしたものであるかを判定し、左右軸方向の加速度データからそれぞれの期間の加速度を抽出する。

演算部１０３は、Ｓ１００で判定された右足歩行期間の上下軸方向（ｙ方向）の加速度の最大振幅ＹＲ（加速度変化の周期のうちの最大値と最小値との差分、以下同じ）と、左足歩行期間の上下軸方向（ｙ方向）の加速度の最大振幅ＹＬとを算出する（Ｓ１０１，Ｓ１０３）。そして、演算部１０３は、指標である歩幅を判定するに当たって、その指標値として、最大振幅ＹＲと最大振幅ＹＬとの差分ＹＲ−ＹＬまたは、その比率ＹＲ／ＹＬを算出する（Ｓ１０５）。

図８（Ａ）に表わされるように、左右の歩幅がほぼ等しい、歩幅レベルが普通レベルである場合、最大振幅ＹＲと最大振幅ＹＬとは大きな差がない。一方、たとえば図８（Ｂ）に表わされるように右足の歩幅の方が左足の歩幅よりも大きい場合、右足歩行期間の最大振幅ＹＲが左足歩行期間の最大振幅ＹＬよりも大きくなる。そこで、記憶部１０５には姿勢情報テーブルとして、図９に示されるような、歩行時の左右の振幅の関係と、歩幅レベルとの対応を規定した歩幅判定用テーブルが記憶されている。図９の歩幅判定用テーブルは、具体的に、最大振幅ＹＲおよび最大振幅ＹＬの差分と歩幅レベルとの関係、または最大振幅ＹＲおよび最大振幅ＹＬの比率と歩幅レベルとの関係を規定している。歩幅レベルとの関係は、これらのうちのいずれか一方が規定されていてもよいし、これら両方との関係が規定されていてもよい。図９では、歩幅レベルは、右足の歩幅が左足の歩幅よりも大きいほど大きくなり、同じときには０とし、左足の歩幅が右足の歩幅よりも大きいほど小さくなる値で表わされている。

なお、図９に示される歩幅判定用テーブルは予め記憶部１０５に記憶されているものとするが、ボタン３０による所定の操作により変更可能であってもよい。または、たとえば被測定者の身長や性別など、予め入力され記憶部１０５に記憶されているユーザ情報に基づいて補正されてもよい。後述する、他の判定に用いられるテーブルも同様とする。

また、図９の歩幅判定用テーブルは、演算部１０３において体動を表わす指標として加速度を用いて歩幅判定のための演算を行なう際に用いられるものである。上述のように、演算部１０３において体動を表わす指標として移動量を演算に用いる場合、歩幅判定用テーブルとしては、基準とする移動量からの左右足それぞれの移動量の差分、または基準とする移動量に対する左右足それぞれの移動量の比率と歩幅レベルとの対応を規定するものが挙げられる。このときの基準とする移動量としては、予め記憶部１０５に記憶されている被測定者の身長から算出される値（たとえば身長−１００ｃｍ等）や歩幅や、予め記憶されている値、などが該当する。

Ｓ１０７で演算部１０３は歩幅判定用テーブルを参照し、Ｓ１０９で、Ｓ１０５で算出された指標値である差分ＹＲ−ＹＬまたは比率ＹＲ／ＹＬで特定される歩幅レベルを被測定者の歩幅のレベルと判定する。

図８（Ａ）の場合、最大振幅ＹＲと最大振幅ＹＬとの差分は−０．０１［Ｇ］と算出されるため、Ｓ１０９で歩幅レベルが通常を表わす−１と判定される。一方、図８（Ｂ）の場合、最大振幅ＹＲと最大振幅ＹＬとの差分は０．０５［Ｇ］と算出されるため、Ｓ１０９で歩幅レベルが右足の歩幅が大きいことを表わす＋５と判定される。

Ｓ１１１で演算部１０３での判定結果に基づいて、表示部１０２では判定結果をディスプレイ２０に表示するための処理が行なわれる。ここでは、図１０に示される足型を模したバブルチャートで、歩幅の大きい側の足を上側に表示するための処理が行なわれるものとする。具体的には、表示部１０２は、予め、歩幅レベルと表示位置との対応関係を記憶しておき、Ｓ１０９での判定結果に応じた位置を表示位置と決定して、他の表示位置とは異なる表示をさせる。図１０のように表示させることで、専門知識のないユーザであっても、いずれの足の歩幅の方がどの程度他方の足の歩幅と比較して大きいのか（小さいのか）を直感的に把握することができる。

次に、図１１を参照して、Ｓ５０の重心バランス判定では、演算部１０３は、指標である重心バランスを判定するに当たって、その指標値として、左右軸方向（ｘ方向）の加速度の所定時間（たとえば５秒）の平均値Ｘ0〜5secを算出する（Ｓ２０３）。

図１２（Ａ）に表わされるように、左右の重心がほぼ等しい、左右の重心バランスのレベルが普通レベルである場合、左右軸方向（ｘ方向）の加速度の平均値Ｘ0〜5secはほぼ０［Ｇ］であり、歩行時の左右の加速度変化がほぼ等しいと言える。一方、たとえば図１２（Ｂ）に表わされるように右側に重心が偏っている場合、左右軸方向（ｘ方向）の加速度の平均値Ｘ0〜5secは右側加速度の方が大きいことを表わす負の値である。そこで、記憶部１０５には姿勢情報テーブルとして、図１３に示されるような、歩行時の左右軸方向（ｘ方向）の加速度の平均値Ｘ0〜5secと、重心レベルとの対応を規定した重心判定用テーブルが記憶されている。図１３では、重心レベルは、重心が左側に偏っているほど大きくなり、重心が左右ほぼ等しいときには０とし、右側に偏っているほど小さくなる値で表わされている。

Ｓ２０５で演算部１０３は重心判定用テーブルを参照し、Ｓ２０７で、Ｓ２０３で算出された指標値である平均値Ｘ0〜5secで特定される重心レベルを被測定者の重心のレベルと判定する。

図１２（Ａ）の場合、平均値Ｘ0〜5secは０．００［Ｇ］と算出されるため、Ｓ２０７で重心レベルが通常を表わす０と判定される。一方、図１２（Ｂ）の場合、平均値Ｘ0〜5secは−０．０４［Ｇ］と算出されるため、Ｓ２０７で重心レベルが右に偏っていることを表わす＋４と判定される。

なお、図１３に示された重心判定用テーブルは、歩数計１００が被測定者の左右軸方向の中心（たとえば臍位置等）に装着されていることを前提として、その位置での左右の偏りに基づいて重心のレベルを規定している。そのため、記憶部１０５には、歩数計１００が被測定者の左側（たとえば左腰等）、右側（たとえば右腰等）に装着される場合には、装着位置の偏りを考慮した左右の偏りに基づいて重心のレベルを規定する、左右用の重心判定用テーブルがさらに記憶され、演算部１０３が、ボタン３０に含まれる装着位置を指示するボタン（不図示）の押下等の操作によって、用いる重心判定用テーブルを選択するようにしてもよい。または、ボタン３０に含まれる装着位置を指示するボタン（不図示）の押下等の操作によって、演算部１０３が、装着位置に応じて図１３に示された重心判定用テーブルを補正して重心バランス判定に用いてもよい。

Ｓ２０９で演算部１０３での判定結果に基づいて、表示部１０２では判定結果をディスプレイ２０に表示するための処理が行なわれる。ここでは、図１４に示される足型を模したバブルチャートで、重心の偏っている側の足型のサイズを大きく表示するための処理が行なわれるものとする。具体的には、表示部１０２は、予め、重心レベルと表示サイズとの対応関係を記憶しておき、Ｓ２０７での判定結果に応じたサイズを表示サイズと決定して、対応する側の足型を決定されたサイズで表示をさせる。図１４のように表示させることで、専門知識のないユーザであっても、いずれの足側の重心の偏りがどの程度他方の足側と比較して大きいのか（小さいのか）を直感的に把握することができる。

次に図１５を参照して、Ｓ７０の歩隔判定では、演算部１０３は、指標である歩隔を判定するに当たって、その指標値として、左右軸方向（ｘ方向）の加速度の、加速度変化の一周期のうちの最大値と最小値との差分Ｘｐ−ｐを算出する（Ｓ３０３）。

図１６（Ａ）に表わされるように、歩隔がたとえば肩幅程度の普通レベルである場合、左右軸方向（ｘ方向）の加速度データから得られる差分Ｘｐ−ｐは、０．０８〜０．１２［Ｇ］の範囲内程度にある。一方、図１６（Ｂ）に表わされるように歩隔がたとえば肩幅とされる通常の歩隔より大きいレベルである場合、一対の左足歩行期間および右足歩行期間でなる歩行期間に該当する加速度変化の一周期において、左右の加速度の変化が大きいため、すなわち、左右のぶれが大きいため、左右軸方向（ｘ方向）の加速度データから得られる差分Ｘｐ−ｐは０．１４［Ｇ］よりも大きい。そこで、記憶部１０５には姿勢情報テーブルとして、図１７に示されるような、歩行時の左右軸方向（ｘ方向）の加速度変化の一周期のうちの、加速度の最大値と最小値との差分Ｘｐ−ｐと、歩隔レベルとの対応を規定した歩隔判定用テーブルが記憶されている。図１７では、歩隔レベルは歩隔が大きいほど大きくなり、歩隔が一般的な肩幅程度の普通幅であるほど０となる値で表わされている。

Ｓ３０５で演算部１０３は歩隔判定用テーブルを参照し、Ｓ３０７で、Ｓ３０３で算出された指標値である差分Ｘｐ−ｐで特定される歩隔レベルを被測定者の歩隔のレベルと判定する。

図１６（Ａ）の場合、差分Ｘｐ−ｐは０．０９［Ｇ］と算出されるため、Ｓ３０７で歩隔レベルが普通を表わす−１と判定される。一方、図１６（Ｂ）の場合、差分Ｘｐ−ｐは０．２２［Ｇ］と算出されるため、Ｓ３０７で歩隔レベルが歩隔の大きいことを表わす＋５と判定される。

なお、図１７に示された歩隔判定用テーブルもまた、歩数計１００が被測定者の臍位置等の左右軸方向の中心に装着されることを前提としたものであるため、図１３の重心判定用テーブルと同様に、被測定者の左側や右側に装着される場合用のそれぞれの歩隔判定用テーブルが記憶されていてもよいし、装着位置に応じて補正して用いられてもよい。

Ｓ３０９で演算部１０３での判定結果に基づいて、表示部１０２では判定結果をディスプレイ２０に表示するための処理が行なわれる。ここでは、図１８に示される足型を模したバブルチャートで、歩隔の大小に応じた間隔の足型で表示するための処理が行なわれるものとする。具体的には、表示部１０２は、予め、歩隔レベルと表示位置（足型の間隔）との対応関係を記憶しておき、Ｓ３０７での判定結果に応じた間隔を表示間隔と決定して、その間隔で左右の足型を表示させる。図１８のように表示させることで、専門知識のないユーザであっても、どの程度の歩隔であるのかを直感的に把握することができる。

歩数計１００において上述の判定動作が行なわれることで、大掛かりな装置を用いずとも歩行姿勢の判定結果を得ることができる。また、歩数計１００において歩行測定時に判定動作が行なわれることから、リアルタイムに歩行姿勢の判定結果を得ることができる。さらに、図１０、図１４、図１８のように、足型を模したバブルチャートで判定結果が表示されることで、専門知識を有さないユーザであっても判定結果を直感的に把握することができ、歩行姿勢の評価が容易にできる。これにより、被測定者に対する歩行姿勢の改善指導や、歩行姿勢を理想の歩行姿勢に近づけるための矯正を容易にすることができる。

［変形例１］
図４および図６、図１１、図１５に表わされた判定動作では、歩数計１００では各判定の後にそれぞれの判定結果が表示されるものとしている。しかしながら、このような表示に替えて、またはこのような表示に加えて、Ｓ３０の歩幅判定、Ｓ５０の重心バランス判定、およびＳ７０の歩隔判定の後、これらの判定結果のうちの少なくとも２つの結果を一元的に表示させてもよい。

たとえばこれら判定動作の後に歩幅判定の結果と重心バランス判定の結果とを表示する場合を説明する。このとき、表示部１０２は、演算部１０３からＳ１０９で決定された歩幅レベルおよびＳ２０７で決定された重心レベルを読み出し、歩幅レベルを縦軸、重心レベルを横軸とした、図１９（Ａ）に示されるようなバーグラフ表示や図１９（Ｂ）に示されるようなレベル表示をすることができる。歩幅判定の結果と重心バランス判定の結果と歩隔判定の結果とのすべてを表示する場合には、表示部１０２は、３次元グラフでそれぞれの判定結果を表示することができる。好ましくは、表示部１０２は、表示レンジを判定結果に基づいて可変とする。すなわち、好ましくは、表示部１０２は、判定結果として演算部１０３で決定されたレベルが最大値付近となる表示レンジを決定し、表示データを生成する。

図１９（Ａ）の表示からは、歩幅レベルが＋３かつ重心バランスが＋２、すなわち、右足の歩幅の方が大きく、かつ左足に重心が偏っている、という歩行姿勢を直感的に把握することができる。また、図１９（Ｂ）の表示からは、歩幅レベルが＋４かつ重心バランスが＋２、すなわち、右足の歩幅の方が大きく、かつ左足に重心が偏っている、という歩行姿勢を直感的に把握することができる。

または、記憶部１０５に、さらに、図２０に示されるような、歩幅判定、重心バランス判定、および歩隔判定のうちの少なくとも２つの判定結果と歩行姿勢のタイプとの対応関係が記憶され、演算部１０３は、これらの判定の後に判定結果に基づいて歩行姿勢のタイプを判定してもよい。図２０では、判定結果としてのレベルの属する範囲（大、中、小）と、歩行姿勢のタイプとの対応関係が記憶される例が示されている。しかしながら、判定結果としてレベルと歩行姿勢のタイプとの対応関係が記憶されていてもよいし、判定結果として指標値と歩行姿勢のタイプとの対応関係が記憶されていてもよい。その場合も、以下の例と同様にして歩行姿勢のタイプを判定し表示することができる。

たとえば、図２０を参照して、歩幅判定の結果および歩隔判定の結果が、それぞれ、歩幅大に対応付けられている歩幅レベルおよび歩隔中〜大に対応付けられている歩隔レベルであった場合、演算部１０３は歩行姿勢のタイプとして「高負荷歩行」であると判定する。また、歩幅中に対応付けられている歩幅レベルおよび歩隔大に対応付けられている歩隔レベルであった場合、演算部１０３は歩行姿勢のタイプとして「がに股」であると判定する。また、歩幅小に対応付けられている歩幅レベルおよび歩隔大または小に対応付けられている歩隔レベルであった場合、演算部１０３は歩行姿勢のタイプとして「不安定歩行」であると判定する。また、歩幅中〜大に対応付けられている歩幅レベルおよび歩隔小に対応付けられている歩隔レベルであった場合、演算部１０３は歩行姿勢のタイプとして「キャットウォーク（モデルの歩き方）」であると判定する。また、歩幅中に対応付けられている歩幅レベルおよび歩隔中に対応付けられている歩隔レベルであった場合、演算部１０３は歩行姿勢のタイプとして「ノーマル」であると判定する。歩行姿勢の判定がなされる場合、各判定の後、表示部１０２によって歩行姿勢のタイプがディスプレイ２０に表示されるものとする。歩行姿勢のタイプは歩行姿勢の判定結果と併せて表示されてもよい。

このような歩行姿勢のタイプの判定および歩行姿勢のタイプの表示がなされることで、歩行姿勢をより直感的に把握することができる。

［変形例２］
図４および図６、図１１、図１５に表わされた判定動作では、歩数計１００では、記憶されている姿勢情報テーブルを参照して、該テーブルに測定値との対応で規定されているレベルを判定結果とするものとしている。他の例として、理想とする歩行姿勢として目標レベルを予め設定し、当該レベルとの差分を表示するようにしてもよい。この場合、操作部１０６は、ボタン３０の操作による目標レベルの入力を受け付けて演算部１０３に入力する。または、目標とする歩き方（モデルの歩き方、運動効率の高い歩き方、等）の選択肢をディスプレイ２０に表示し、操作部１０６がボタン３０による選択を受け付けることで、演算部１０３で、予め記憶されている対応関係を参照して選択された歩き方に対応した目標レベルを設定してもよい。

演算部１０３は、上述の判定動作によって決定されたレベルと入力された目標レベルとの差分として、該判定に用いられた指標値（左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度等）の差を算出する。表示部１０２は、図１０のようなバブルチャートの表示に替えて、または加えて、図２１（Ａ）に示されるように、演算部１０３において算出された目標レベルとの差分を表示する。図２１（Ａ）のような表示に替えて、上述の判定結果（レベル）と同様に足型を模したバブルチャートで表示されてもよい。

これにより、ユーザは目標とする歩行姿勢と実際の歩行姿勢との差異を直感的に認識することができ、歩行姿勢の改善指導や、歩行姿勢を理想の歩行姿勢に近づけるための矯正を容易にすることができる。

または、歩数計１００は振動装置に接続され、演算部１０３において算出された目標レベルとの差分が振動装置での振動で報知されてもよい。

具体例として、歩数計１００は複数の振動装置２００Ａ〜２００Ｈと接続しているとする。これら振動装置は、図２１（Ｂ）に示されるように、被測定者の腰回り等、歩行を意識しやすい箇所の体周に沿って、それぞれ規定された位置に装着されるものとする。具体的には、図２１（Ｂ）を参照して、被測定者の正面中央、たとえば臍位置から略水平に右回りに略等間隔で振動装置２００Ａ〜２００Ｈの順に装着されるものとする。この場合、歩数計１００の機能構成には、図３に示されるように、振動装置２００Ａ〜２００Ｈそれぞれの振動を制御するための振動制御部１０７が含まれる。

振動制御部１０７には、予め、振動装置２００Ａ〜２００Ｈのうちの振動させる振動装置および振動の程度と目標レベルとの差分との対応関係が記憶されている。たとえば、歩幅判定についての目標レベルとの差分に対しては、被測定者の正面中央に装着される振動装置２００Ａと背面中央に装着される振動装置２００Ｅとの振動の程度が対応付けられており、たとえば右足の歩幅の方が目標レベルよりも大きい場合には振動装置２００Ａおよび左足の歩幅の方が目標レベルよりも大きい場合には振動装置２００Ｅを振動させるものとして、目標レベルとの差分に応じた振動の程度を対応付けることができる。またたとえば、重心バランス判定および歩隔判定のそれぞれについての、目標レベルとの差分に対しては、被測定者の右側に装着される振動装置２００Ｃと左側に装着される振動装置２００Ｇとの振動の程度が対応付けられており、たとえば重心が目標レベルよりも右に偏っている場合または右足の歩隔の方が目標レベルよりも大きい場合には振動装置２００Ｃを振動させ、重心が目標レベルよりも左に偏っている場合または左足の歩隔の方が目標レベルよりも大きい場合には振動装置２００Ｇを振動させるものとして、目標レベルとの差分に応じた振動の程度を対応付けることができる。またたとえば、歩幅判定、重心バランス判定、および歩隔判定のうちの少なくとも２つの判定についての目標レベルとの差分に対しては、被測定者の左右と正面背面中央との間に装着される振動装置２００Ｂ，２００Ｄ，２００Ｆ，２００Ｈの振動の程度を対応付けることができ、それぞれの判定に応じた箇所の振動装置を目標レベルとの差分に応じた振動の程度で振動させることができる。

このように振動装置での振動によって目標レベルとの差分を報知することでも、被測定者は歩行中にディスプレイ２０を視認しなくても判定結果を体感することができ、歩行姿勢を理想の歩行姿勢に近づけるよう矯正することができる。

なお、好ましくは、振動制御部１０７は一方の足の歩行期間内の所定の期間において振動装置を振動させるよう制御する。具体的には、図２２に示されるように、振動制御部１０７は、一方の足の踵の接地から次の接地までの期間である一方の足の歩行期間の略中間時点から、次の接地までの期間において振動装置を振動させるよう制御する。一方の足の歩行期間の略中間時点は、少なくとも振動させる歩行期間よりも以前の歩行期間における上下軸方向の加速度データから算出され、振動制御部１０７に記憶させておくことで、振動のタイミングを制御することができる。

第２の変形例では、ディスプレイ２０での表示画面または振動装置での振動により目標レベルとの差分を報知するものとしているが、同様に、光や音声などの出力装置や、それらの組み合わせで報知してもよい。さらに、判定結果も同様にして出力するようにしてもよい。

さらに、上述の判定動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することもできる。当該コンピュータは、歩数計１００に搭載されるものであってもよいし、歩数計１００に接続され、歩数計１００から加速度データ等の体動を表わす指標となるデータを受信して判定動作を行なうコンピュータであってもよい。

このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ ＣＰＵ、２０ ディスプレイ、３０ ボタン、３１ 判定ボタン、４０ 加速度センサ、５０ メモリ、７０ 電源、１００ 歩数計、１０１ 加速度検知部、１０２ 表示部、１０３ 演算部、１０４ 電源接続部、１０５ 記憶部、１０６ 操作部、１０７ 振動制御部、１１０ ケース本体、１２０ カバー体、１３０ クリップ体、２００，２００Ａ〜２００Ｈ 振動装置。

Claims (10)

1. 本体部と、
   前記本体部の加速度を検出するための加速度センサと、
   第１の方向の加速度を用いた演算を行なって、歩行姿勢を表わす複数の指標のそれぞれについて指標値を算出するための演算手段とを備え、
   歩行姿勢を表わす指標ごとの指標値と歩行姿勢レベルとの対応、および複数の歩行姿勢を表わす指標についての歩行姿勢レベルの組み合わせと歩行姿勢のタイプとの対応を記憶するための記憶手段と、
   歩行姿勢の判定結果として、前記演算手段で算出された前記複数の指標値のそれぞれが属する歩行姿勢レベルの組み合わせに応じた歩行姿勢のタイプを表示するための出力手段とを備え、前記出力手段は、前記複数の歩行姿勢を表わす指標のうちの２以上の歩行姿勢を表わす指標について、それぞれで判定された歩行姿勢レベルを、それぞれの歩行姿勢を表わす指標を軸とする１つのグラフで画面表示する、歩行姿勢判定装置。
2. 前記歩行姿勢を表わす指標は、歩幅、重心バランス、および歩隔のうちの少なくとも２つである、請求項１に記載の歩行姿勢判定装置。
3. 前記出力手段は、前記歩行姿勢の判定結果として、前記判定された歩行姿勢レベルに応じた位置またはサイズでのバブルチャートで前記歩行姿勢レベルを画面表示する、請求項１または２に記載の歩行姿勢判定装置。
4. 目標レベルとしての歩行姿勢レベルの入力を受け付けるための入力手段をさらに備え、
   前記出力手段は、前記判定された歩行姿勢レベルと前記入力された歩行姿勢レベルとの差分を出力する、請求項１〜３のいずれかに記載の歩行姿勢判定装置。
5. 前記出力手段は、表示画面による出力、振動装置による出力、光による出力、および音声による出力のうちの少なくとも１つの出力を行なう、請求項１〜４のいずれかに記載の歩行姿勢判定装置。
6. 前記歩行姿勢を表わす指標は歩幅であり、
   前記演算手段は、前記第１の方向の加速度を用いて前記本体部の第２の方向の加速度の
   うちの右足歩行区間の加速度および左足歩行区間の加速度を抽出する演算と、前記指標値として前記右足歩行区間の加速度と前記左足歩行区間の加速度との差分または割合を算出する演算とを行ない、
   前記記憶手段は、歩幅についての歩行姿勢レベルとして、左足歩行区間の歩幅と右足歩行区間の歩幅とのバランスのレベルを前記指標値に対応付けて記憶する、請求項１〜５のいずれかに記載の歩行姿勢判定装置。
7. 前記歩行姿勢を表わす指標は重心バランスであり、
   前記演算手段は、前記指標値として前記第１の方向の加速度の所定期間の平均値を算出する演算を行ない、
   前記記憶手段は、重心バランスについての歩行姿勢レベルとして、右側重心と左側重心とのバランスのレベルを前記指標値に対応付けて記憶する、請求項１〜５のいずれかに記載の歩行姿勢判定装置。
8. 前記歩行姿勢を表わす指標は歩隔であり、
   前記演算手段は、前記指標として前記第１の方向の加速度変化の振幅を算出する演算を行ない、
   前記記憶手段は、歩隔についての歩行姿勢レベルとして、歩隔の広狭のレベルを前記指標値に対応付けて記憶する、請求項１〜５のいずれかに記載の歩行姿勢判定装置。
9. 歩行姿勢判定装置を制御するためのプログラムであって、
   前記歩行姿勢判定装置は、本体部と、前記本体部の加速度を検出するための加速度センサと、歩行姿勢を表わす指標ごとの指標値と歩行姿勢レベルとの対応、および複数の歩行姿勢を表わす指標についての歩行姿勢レベルの組み合わせと歩行姿勢のタイプとの対応を記憶するための記憶手段とを備え、
   前記プログラムは、前記歩行姿勢判定装置に、
   第１の方向の加速度を用いた演算を行なって、歩行姿勢を表わす複数の指標のそれぞれについて指標値を算出するステップと、
   歩行姿勢の判定結果として、前記算出するステップで算出された前記複数の指標値のそれぞれが属する歩行姿勢レベルの組み合わせに応じた歩行姿勢のタイプを表示するステップとを前記歩行姿勢判定装置に、
   実行させ、前記表示するステップは、前記複数の歩行姿勢を表わす指標のうちの２以上の歩行姿勢を表わす指標について、それぞれで判定された歩行姿勢レベルを、それぞれの歩行姿勢を表わす指標を軸とする１つのグラフで画面表示する、プログラム。
10. 歩行姿勢判定装置を制御するための制御方法であって、
    前記歩行姿勢判定装置は、本体部と、前記本体部の加速度を検出するための加速度センサと、歩行姿勢を表わす指標ごとの指標値と歩行姿勢レベルとの対応、および複数の指標についての歩行姿勢レベルの組み合わせと歩行姿勢のタイプとの対応を記憶するための記憶手段とを備え、
    前記制御方法は、
    第１の方向の加速度を用いた演算を行なって、歩行姿勢を表わす複数の歩行姿勢を表わす指標のそれぞれについて指標値を算出するステップと、
    歩行姿勢の判定結果として、前記算出するステップで算出された前記複数の指標値のそれぞれが属する歩行姿勢レベルの組み合わせに応じた歩行姿勢のタイプを表示するステップとを備え、前記表示するステップは、前記複数の歩行姿勢を表わす指標のうちの２以上の歩行姿勢を表わす指標について、それぞれで判定された歩行姿勢レベルを、それぞれの歩行姿勢を表わす指標を軸とする１つのグラフで画面表示する、制御方法。

Images