歩行評価装置
【課題】対象者に装着された加速度センサを用いて、対象者の歩行状態を精度良く判定する。
【解決手段】加速度計測部は、対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する。周波数解析部は、前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める。ピーク検出部は、前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出する。健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する。
【解決手段】加速度計測部は、対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する。周波数解析部は、前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める。ピーク検出部は、前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出する。健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、対象者に装着された加速度センサを用いて歩行評価を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々なセンサデバイスを用いて、対象者の歩行の逸脱（異常）運動を判定する装置が、転倒予防等を目的とした歩容改善のため開発されている。
【０００３】
その１つとして、対象者自身の身体（腰部側面）に水平軸まわりの回転角速度を体動信号として検出するセンサを配置し、その周波数成分からすり足現象を判定する手段を備えた、歩行検出装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら、この歩行検出装置は、腰部・大腿部付近の前後運動（もしくは上下運動）に基づいてのみ、すり足歩行を判定しているため、大腿部自体は振れていてもその他関節の麻痺や疲労によって生ずる、足先の着地方法の異常といった逸脱運動を容易に判定することができない、といった問題点があった。
【０００５】
着地方法の異常は、支持が足底の異常位置に集中し、ふらつき更には転倒・捻挫といった現象の要因ともなる。歩容改善のためには本運動は検知が必須であるにもかかわらず、前述の問題点により見逃される事態が生じる。
【０００６】
また、床の加速度・振動および撓みを検出するセンサを用いて、健常歩行・足の引きずり(limp)・すり足(shuffle)・転倒を判定する装置も提案されている。しかし、この装置はセンサを予め床に設置する必要があるため、場所に依らずに対象者の歩行を計測・判定することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６６０８号公報
【特許文献２】特表２００６−５２５０７３号公報（国際公開第２００４／０９２７４４号、米国特許第７８５７７７１号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明が解決しようとする課題は、対象者に装着された加速度センサを用いて、対象者の歩行状態を精度良く判定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、実施形態の歩行評価装置は、加速度計測部、周波数解析部、ピーク検出部及び健常歩行判定部を備える。前記加速度計測部は、対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する。前記周波数解析部は、前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める。前記ピーク検出部は、前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出する。前記健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【図２】第１の実施形態の歩行評価装置の装着例。
【図３Ａ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｂ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｃ】正常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｄ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｅ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｆ】正常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図４Ａ】異常歩行の場合の加速度信号の例。
【図４Ｂ】正常歩行の場合の加速度信号の例。
【図４Ｃ】図４Ａの場合の周波数スペクトル分布。
【図４Ｄ】図４Ｂの場合の周波数スペクトル分布。
【図５】正常歩行時の片脚の動きの矢状面図。
【図６】第１の実施形態の歩行評価装置のフローチャート。
【図７】第２の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【図８】第２の実施形態の歩行評価装置のフローチャート。
【図９】第３の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の歩行評価装置１０１のブロック図である。歩行評価装置１０１は、対象者の足部の加速度を計測する加速度計測部１０２と、加速度計測部１０２の出力信号の周波数解析を行って周波数スペクトル分布を求める周波数解析部１０３と、周波数解析部１０３から出力される周波数スペクトル分布に対する閾値処理により、異常歩行ＷＡ（すり足歩行）を判定するすり足判定部１０４と、周波数成分についての第１・第２ピークを取得するピーク検出部１０５と、第１・第２ピークの周波数の関係に基づき、対象者の歩行が異常歩行ＷＢ（大腿部は振られていても着地が不適切な異常歩行）であるか健常歩行ＷＣであるかを判定する健常歩行判定部１０６と、を有する。
【００１３】
加速度計測部１０２は加速度センサを有する。加速度計測部１０２は、加速度センサで対象者の足裏に対する鉛直方向（Ｚ）の成分の加速度信号を計測する。本実施形態では３軸の加速度センサを用いるが、他の種類の加速度センサを用いても構わない。また、加速度計測測定範囲は±６Ｇ以上であることが好ましい。本実施形態では加速度センサは加速度計測部１０２に内蔵されているものとするが、加速度センサは有線または無線で加速度計測部１０２や歩行評価装置１０１の外部に接続されていても構わない。
【００１４】
図２は、本実施形態の歩行評価装置１０１が対象者の足部に装着された状態の一例を示す模式図である。本実施形態の歩行評価装置１０１は、ベルト２０２により対象者の足首に装着される。なお、図２では側面に装着されているが、所定方向の加速度信号を計測可能であれば足首周辺の他の位置でも構わない。また、歩行評価装置１０１は、ベルト２０２の代わりに粘着部材で装着されても構わない。また、加速度センサが歩行評価装置１０１の外部に接続されている場合、加速度センサのみが粘着部材やベルト等で対象者の足に装着され、歩行評価装置１０１の本体は対象者の他の部分に装着されても構わない。
【００１５】
また、加速度センサは必ずしも評価対象となる足に直接装着されていなくとも、靴等の外装部分に装着されても構わない。本実施形態ではＺ方向の加速度信号を加速度計測部１０２で取得し、図１の構成で処理を進める手法の例を示すが、その他にもＹ方向の加速度信号および下腿部の角加速度信号も利用しても構わない。
【００１６】
周波数解析部１０３は、加速度計測部１０２で計測されたＺ方向の加速度信号を周波数解析して、時系列の加速度信号を周波数スペクトル分布に変換する。本実施形態の周波数解析部１０３は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法を用いるが、他の周波数解析手法を用いても構わない。
【００１７】
周波数解析部１０３は、数歩程度の長さに相当する時間区間の加速度信号に対して周波数解析を行う。本実施形態では、短い時間での歩行評価と精度良い歩行評価を可能とするために、５歩行周期程度の時間区間の加速度信号に対して周波数解析を行うものとする。ここで１歩行周期とは、踵が一度接地した時刻から次に踵が接地する時刻までの時間である。なお、周波数解析の時間区間の長さは上記の長さに限定されるものではない。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｆは周波数解析部１０３が出力する周波数スペクトル分布であり、高齢者の異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ、健常歩行ＷＣの各３状態における周波数特性の典型例を示す。図３Ａ及び図３Ｄは理学療法士によって「すり足歩行」（異常歩行ＷＡ）と判定された対象者から得られたデータであり、図３Ｂ及び図３Ｅは「過度背屈や内反接地によるバランス不良」（異常歩行ＷＢ）と判定された対象者から得られたデータであり、図３Ｃ及び図３Ｆは「着地・足部挙上運動に関しては問題なし（健常歩行ＷＣ）」と判定された対象者から得られたデータである。「過度背屈や内反接地によるバランス不良」は、大腿部は振られていても着地が不適切な異常歩行の典型例である。
【００１９】
異常歩行ＷＢ及び健常歩行ＷＣの場合の周波数スペクトル分布と比較すると、異常歩行ＷＡの場合の周波数スペクトル分布は全パワー値が低いという特徴を有する。異常歩行ＷＡは「すり足」であり、足裏鉛直方向の加速度が殆ど発生しないためと考えられる。
【００２０】
また、健常歩行ＷＣの場合、２番目に大きいパワー値を持つピーク（第２ピーク３３２、３６２）の周波数は最大のパワー値を持つピーク（第１ピーク３３１、３６１）の周波数の１．５倍に相当し、第１ピークの周波数は歩行周波数の２倍に相当する。
【００２１】
例えば図３Ｃの場合、第１ピーク３３１の周波数は２．２５Ｈｚであり、第２ピーク３３２の周波数は３．３８Ｈｚであり、歩行周波数は１．１４Ｈｚである。よって、第２ピーク３３２の周波数は第１ピーク３３１の周波数の１．５０倍に相当し、第１ピーク３３１の周波数は歩行周波数の１．９７倍に相当する。
【００２２】
例えば図３Ｆの場合、第１ピーク３６１の周波数は２．６３Ｈｚであり、第２ピーク３６２の周波数は４．００Ｈｚであり、歩行周波数は１．２９Ｈｚである。よって、第２ピーク３６２の周波数は第１ピーク３６１の周波数の１．５２倍に相当し、第１ピーク３６１の周波数は歩行周波数の２．０４倍に相当する。
【００２３】
異常歩行ＷＢの場合はこのような特徴を示さない。例えば図３Ｂの場合、第１ピーク３２１の周波数は３．００Ｈｚであり、第２ピーク３２２の周波数は１．５１Ｈｚであり、歩行周波数は１．５６Ｈｚであるので、上述のような特徴を示さない。また、図３Ｅの場合も、第１ピーク３５１の周波数は４．２４Ｈｚであり、第２ピークの周波数は０．５Ｈｚであり、歩行周波数は１．２９Ｈｚであるので、上述のような特徴を示さない。
【００２４】
図４Ａ〜図４Ｄ及び図５を用いて、異常歩行ＷＢ（背屈過度）と健常歩行ＷＣのスペクトル分布の違いが生じる現象について説明する。図４Ａは異常歩行ＷＢ（背屈過度）の対象者から得られた加速度信号であり、図４Ｃはその周波数スペクトル分布である。図４Ｂは健常歩行ＷＣの対象者から得られた加速度信号であり、図４Ｄはその周波数スペクトル分布である。図５は健常歩行ＷＣの場合の歩行態様を模式的に表した矢状面図であり、股関節５０１、膝５０２、つま先５０３、踵５０４の動きを示す。
【００２５】
健常歩行ＷＣの場合、時刻ｔ１で踵が地面に着き、時刻ｔ２で踵が地面から離れ、時刻ｔ４で踵が再び地面に着く。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ａに、大腿部の運動によって足先は前方に大きく移動する（大腿振り出し期間）。そして、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｂに、主に膝関節の回転によって踵が前方に振り出される（踵振り出し期間）。この踵振り出し期間があるため、時刻ｔ４で踵が地面に着く直前に足先の足裏鉛直下方向の加速度が減少する。
【００２６】
図４Ｂにもこのような加速度信号の時間変化が現れている。図４Ｂの各時刻を図５の各時刻に対応付ける。図４Ｂの時刻４２１（ｔ＝０）は図５の時刻ｔ１に対応し、時刻４２２は時刻ｔ２に対応し、時刻４２３は時刻ｔ３に対応し、時刻４２４は時刻ｔ４に対応する。また、時間区間４２６は期間Ａに対応し、時間区間４２７は期間Ｂに対応する。
【００２７】
健常歩行ＷＣの場合、踵が地面を離れてから踵が地面に着くまでの間に２種類の周期の加速度の波が発生する。その結果、図４Ｄに示すように周波数スペクトル分布に特徴的な二つのピーク４４１、４４２が現れる。ピーク４４１は踵が地面から離れてから再び地面に着くまでの期間に対応する周波数であり、ピーク４４２は大腿振り出し期間に対応する周波数である。
【００２８】
図４Ａの各時刻を図５の各時刻に対応付ける。図４Ａの時刻４１１（ｔ＝０）は図５の時刻ｔ１に対応し、時刻４１２は時刻ｔ２に対応し、時刻４１３は時刻ｔ３に対応し、時刻４２４は時刻ｔ４に対応すると推定される。異常歩行ＷＢの場合、図４Ａの時刻４１３近傍での加速度の変動が小さいため、図４Ｃに示すように周波数スペクトル分布には踵が離れてから再び地面に着くまでの期間に対応する周波数にピーク４３１が現れる。
【００２９】
上述の周波数特徴に基づいて、すり足判定部１０４、ピーク検出部１０５及び健常歩行判定部１０６が、３種類の歩行状態（異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ、健常歩行ＷＣ）を判別する処理のフローチャートを図６に示す。
【００３０】
すり足判定部１０４は、周波数解析部３から出力された周波数スペクトル分布に閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在するかを判定する（ステップＳ６０４）。閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在しない、すなわち全パワー値が閾値ＴｈＡ以下である場合には（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、すり足判定部１０４は評価対象の歩行を異常歩行ＷＡ（すり足）と判定する。すり足判定部１０４の処理量を削減するために、ステップＳ６０４で判定の対象とする周波数帯域を、主に対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される周波数帯域に制限しても構わない。例えば０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯域に制限しても構わない。
【００３１】
すり足判定部１０４で異常歩行ＷＡ（すり足）と判定されなかった場合、すなわち閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在する場合には（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、ピーク検出部１０５は、周波数解析部３から出力された周波数スペクトル分布で最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数ＦＡと第二に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数ＦＢを求める（ステップＳ６０５）。ピーク検出部１０５の処理を削減するために、第１ピーク周波数ＦＡ及び第１ピーク周波数ＦＢを求める範囲を、主に対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される周波数帯域に制限しても構わない。例えば０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯域に限定しても構わない。
【００３２】
健常歩行判定部１０６は、第１ピーク周波数ＦＡに対する第２ピーク周波数ＦＢの比（ＦＢ／ＦＡ）が所定の範囲内（約１．５）であるかどうかを判定する（ステップＳ６０６）。所定の範囲内の値である場合には（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）健常歩行ＷＣと判定し、所定の範囲外の値である場合には（ステップＳ６０６：Ｎｏ）異常歩行ＷＢと判定する。健常歩行判定部１０６は、例えば比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であれば健常歩行と判定する。本実施形態では、ＴｈＢとして０．２５を用いる。すなわち、比（ＦＢ／ＦＡ）が１．２５〜１．７５の範囲内であれば健常歩行と判定する。なお、上述の範囲は本実施形態の歩行評価装置の使用目的等に応じて値を適宜調整し得る。上述の範囲は１．２５〜１．７５の間で１．５を含む任意の範囲に設定しても構わない。
【００３３】
なお、健常歩行判定部１０６は上述の範囲の比を持つ第１、第２ピーク周波数が与えられた場合に健常歩行ＷＣと判定する特性を有していればよく、必ずしも実際に比（ＦＢ／ＦＡ）を計算しない構成であっても構わない。
【００３４】
本実施形態の歩行評価装置１０１を用いて歩行評価の試験を行った。この試験では、閾値ＴｈＡは３、閾値ＴｈＢは０．１に設定された。１８名の高齢者を対象に試験が行われた。各被験者は４回ずつ歩行し、合計で７２回の歩行評価結果を得た。
【００３５】
各被験者は予め理学療法士によって異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ及び健常歩行ＷＣのいずれに該当するか判定されている。その内訳は、異常歩行ＷＡの群は５名、異常歩行ＷＢの群は４名、そして、健常歩行ＷＣの群は９名であった。よって、異常歩行ＷＡと評価されるべき歩行は２０回であり、異常歩行ＷＢと評価されるべき歩行は１６回であり、健常歩行ＷＣと評価されるべき歩行は３６回である。
【００３６】
本実施形態の歩行評価装置１０１は２１回の歩行を異常歩行ＷＡと評価し、そのうち２０回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、異常歩行ＷＡに関して、再現率は２０／２０＝１．００で、適合率は２０／２１＝０．９５であり、Ｆ値は０．９７である。
【００３７】
本実施形態の歩行評価装置１０１は１９回の歩行を異常歩行ＷＢと評価し、そのうち１４回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、異常歩行ＷＢに関して、再現率は１４／１６＝０．８８で、適合率は１４／１９＝０．７４であり、Ｆ値は０．８０である。
【００３８】
本実施形態の歩行評価装置１０１は３２回の歩行を健常歩行ＷＣと評価し、そのうち３０回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、健常歩行ＷＣに関して、再現率は３０／３６＝０．８３で、適合率は３０／３２＝０．９４であり、Ｆ値は０．８８である。
【００３９】
この試験において、本実施形態の歩行評価装置１０１は、Ｆ値が８０％以上という成績を収めた。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態の歩行評価装置１０１は、一つのセンサから得られる特徴を用いて、計測環境にかかわらず、（１）躓きの原因となり得る異常歩行ＷＡ（すり足）、（２）ふらつきの原因となりうる異常歩行ＷＢ（着地方法の異常）、および（３）健常歩行ＷＣの、３つの状態を精度良く判定することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図７は本実施形態の歩行評価装置７０１のブロック図である。第１の実施形態の歩行評価装置１０１と共通する部分の説明は可能な範囲で省略し、異なる点を説明する。
【００４２】
歩行評価装置７０１は歩行周波数取得部１０７を有する。歩行周波数取得部１０７は加速度計測部１０２からの加速度データに基づいて歩行周波数ＦＣを求める。歩行周波数ＦＣは、踵が着地してから（図５の時刻ｔ１）次に踵が着地するまで（図５の時刻ｔ４）の時間の逆数に相当する。
【００４３】
踵が着地する瞬間、Ｚ方向の加速度信号には高周波のノイズが加わる。歩行周波数取得部１０７は加速度計測部１０２からの出力信号をハイパスフィルタで処理して得られる信号から、閾値を越える振幅の波が検知された場合に踵が着地したと判定する。なお、歩行周波数取得部１０７は、加速度計測部１０２からの他の方向の加速度信号や他のセンサ（例えば万歩計（登録商標））からの出力信号に基づいて歩行周波数を求める構成であっても構わないし、手動で歩行周期のデータを入力する構成でも構わない。
【００４４】
健常歩行判定部１０６は、第１ピーク周波数ＦＡ、第２ピーク周波数ＦＢ及び歩行周波数ＦＣに基づいて、対象者の歩行が異常歩行ＷＢか健常歩行ＷＣかを判定する。比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であり、かつ、比（ＦＡ／ＦＣ）が２．０±ＴｈＣの範囲内である場合に、健常歩行判定部１０６は健常歩行ＷＣと判定する。本実施形態ではＴｈＣ＝０．２５を用いる。なお、比（ＦＡ／ＦＣ）についての範囲は１．７５〜２．２５の間で２．０を含む任意の範囲に設定されても構わない。
【００４５】
本実施形態の歩行状態を判別する処理のフローチャートを図８に示す。以下、図６と異なる点を説明する。まず、歩行周波数取得部１０７が、歩行周波数ＦＣを求める（ステップＳ７０１）。そして、健常歩行判定部１０６は、比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であり、かつ、比（ＦＡ／ＦＣ）が２．０±ＴｈＣの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ７０２）、２つの条件の双方を満たす場合に（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、健常歩行判定部１０６は健常歩行ＷＣと判定する。２つの条件のいずれか一方でも満たさない場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、健常歩行判定部１０６は異常歩行ＷＢと判定する。
【００４６】
本実施形態によれば、健常歩行ＷＣの判定精度をさらに向上させることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図９は本実施形態の歩行評価装置９０１のブロック図である。歩行評価装置９０１は、第１の実施形態の歩行評価装置１０１からすり足判定部１０４を省いた構成である。
【００４８】
例えばすり足で歩行しないことが明らかな対象者の歩行評価を行う場合、歩行評価装置９０１の構成で十分である。
【００４９】
異常歩行ＷＡ（すり足）の場合、ピーク周波数は上述した特徴を示さない。歩行評価装置９０１は異常歩行ＷＡと異常歩行ＷＢの区別を行わず、異常歩行ＷＡ・ＷＢか、健常歩行ＷＣかの２つの状態の判定を行う目的で使用する場合も、歩行評価装置９０１の構成で十分である。
【００５０】
なお、第２の実施形態で説明した歩行周波数取得部１０７を備える構成であっても構わない。
【００５１】
本実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態に比べて、歩行評価装置を安価に提供できる。
【００５２】
上述した各実施形態で登場した、加速度計測部１０２、周波数解析部１０３、すり足判定部１０４、ピーク検出部１０５、健常歩行判定部１０６及び歩行周波数取得部１０７は、半導体集積回路で実現されても構わないし、１又は複数のプロセッサでプログラムを動作させることにより実現されても構わないし、これらの組み合わせで実現されることもできる。また、加速度計測部１０２の加速度センサ部分については、半導体式や機械式など、種々の公知なものを用いることができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１，７０１，９０１ 歩行評価装置
１０２ 加速度計測部
１０３ 周波数解析部
１０７ 歩行周波数取得部
１０４ すり足判定部
１０５ ピーク検出部
１０６ 健常歩行判定部
２０２ ベルト
５０１ 股関節
５０２ 膝
５０３ つま先
５０４ 踵
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、対象者に装着された加速度センサを用いて歩行評価を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々なセンサデバイスを用いて、対象者の歩行の逸脱（異常）運動を判定する装置が、転倒予防等を目的とした歩容改善のため開発されている。
【０００３】
その１つとして、対象者自身の身体（腰部側面）に水平軸まわりの回転角速度を体動信号として検出するセンサを配置し、その周波数成分からすり足現象を判定する手段を備えた、歩行検出装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら、この歩行検出装置は、腰部・大腿部付近の前後運動（もしくは上下運動）に基づいてのみ、すり足歩行を判定しているため、大腿部自体は振れていてもその他関節の麻痺や疲労によって生ずる、足先の着地方法の異常といった逸脱運動を容易に判定することができない、といった問題点があった。
【０００５】
着地方法の異常は、支持が足底の異常位置に集中し、ふらつき更には転倒・捻挫といった現象の要因ともなる。歩容改善のためには本運動は検知が必須であるにもかかわらず、前述の問題点により見逃される事態が生じる。
【０００６】
また、床の加速度・振動および撓みを検出するセンサを用いて、健常歩行・足の引きずり(limp)・すり足(shuffle)・転倒を判定する装置も提案されている。しかし、この装置はセンサを予め床に設置する必要があるため、場所に依らずに対象者の歩行を計測・判定することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６６０８号公報
【特許文献２】特表２００６−５２５０７３号公報（国際公開第２００４／０９２７４４号、米国特許第７８５７７７１号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明が解決しようとする課題は、対象者に装着された加速度センサを用いて、対象者の歩行状態を精度良く判定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、実施形態の歩行評価装置は、加速度計測部、周波数解析部、ピーク検出部及び健常歩行判定部を備える。前記加速度計測部は、対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する。前記周波数解析部は、前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める。前記ピーク検出部は、前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出する。前記健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【図２】第１の実施形態の歩行評価装置の装着例。
【図３Ａ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｂ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｃ】正常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｄ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｅ】異常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図３Ｆ】正常歩行の場合の周波数スペクトル分布の例。
【図４Ａ】異常歩行の場合の加速度信号の例。
【図４Ｂ】正常歩行の場合の加速度信号の例。
【図４Ｃ】図４Ａの場合の周波数スペクトル分布。
【図４Ｄ】図４Ｂの場合の周波数スペクトル分布。
【図５】正常歩行時の片脚の動きの矢状面図。
【図６】第１の実施形態の歩行評価装置のフローチャート。
【図７】第２の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【図８】第２の実施形態の歩行評価装置のフローチャート。
【図９】第３の実施形態の歩行評価装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の歩行評価装置１０１のブロック図である。歩行評価装置１０１は、対象者の足部の加速度を計測する加速度計測部１０２と、加速度計測部１０２の出力信号の周波数解析を行って周波数スペクトル分布を求める周波数解析部１０３と、周波数解析部１０３から出力される周波数スペクトル分布に対する閾値処理により、異常歩行ＷＡ（すり足歩行）を判定するすり足判定部１０４と、周波数成分についての第１・第２ピークを取得するピーク検出部１０５と、第１・第２ピークの周波数の関係に基づき、対象者の歩行が異常歩行ＷＢ（大腿部は振られていても着地が不適切な異常歩行）であるか健常歩行ＷＣであるかを判定する健常歩行判定部１０６と、を有する。
【００１３】
加速度計測部１０２は加速度センサを有する。加速度計測部１０２は、加速度センサで対象者の足裏に対する鉛直方向（Ｚ）の成分の加速度信号を計測する。本実施形態では３軸の加速度センサを用いるが、他の種類の加速度センサを用いても構わない。また、加速度計測測定範囲は±６Ｇ以上であることが好ましい。本実施形態では加速度センサは加速度計測部１０２に内蔵されているものとするが、加速度センサは有線または無線で加速度計測部１０２や歩行評価装置１０１の外部に接続されていても構わない。
【００１４】
図２は、本実施形態の歩行評価装置１０１が対象者の足部に装着された状態の一例を示す模式図である。本実施形態の歩行評価装置１０１は、ベルト２０２により対象者の足首に装着される。なお、図２では側面に装着されているが、所定方向の加速度信号を計測可能であれば足首周辺の他の位置でも構わない。また、歩行評価装置１０１は、ベルト２０２の代わりに粘着部材で装着されても構わない。また、加速度センサが歩行評価装置１０１の外部に接続されている場合、加速度センサのみが粘着部材やベルト等で対象者の足に装着され、歩行評価装置１０１の本体は対象者の他の部分に装着されても構わない。
【００１５】
また、加速度センサは必ずしも評価対象となる足に直接装着されていなくとも、靴等の外装部分に装着されても構わない。本実施形態ではＺ方向の加速度信号を加速度計測部１０２で取得し、図１の構成で処理を進める手法の例を示すが、その他にもＹ方向の加速度信号および下腿部の角加速度信号も利用しても構わない。
【００１６】
周波数解析部１０３は、加速度計測部１０２で計測されたＺ方向の加速度信号を周波数解析して、時系列の加速度信号を周波数スペクトル分布に変換する。本実施形態の周波数解析部１０３は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法を用いるが、他の周波数解析手法を用いても構わない。
【００１７】
周波数解析部１０３は、数歩程度の長さに相当する時間区間の加速度信号に対して周波数解析を行う。本実施形態では、短い時間での歩行評価と精度良い歩行評価を可能とするために、５歩行周期程度の時間区間の加速度信号に対して周波数解析を行うものとする。ここで１歩行周期とは、踵が一度接地した時刻から次に踵が接地する時刻までの時間である。なお、周波数解析の時間区間の長さは上記の長さに限定されるものではない。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｆは周波数解析部１０３が出力する周波数スペクトル分布であり、高齢者の異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ、健常歩行ＷＣの各３状態における周波数特性の典型例を示す。図３Ａ及び図３Ｄは理学療法士によって「すり足歩行」（異常歩行ＷＡ）と判定された対象者から得られたデータであり、図３Ｂ及び図３Ｅは「過度背屈や内反接地によるバランス不良」（異常歩行ＷＢ）と判定された対象者から得られたデータであり、図３Ｃ及び図３Ｆは「着地・足部挙上運動に関しては問題なし（健常歩行ＷＣ）」と判定された対象者から得られたデータである。「過度背屈や内反接地によるバランス不良」は、大腿部は振られていても着地が不適切な異常歩行の典型例である。
【００１９】
異常歩行ＷＢ及び健常歩行ＷＣの場合の周波数スペクトル分布と比較すると、異常歩行ＷＡの場合の周波数スペクトル分布は全パワー値が低いという特徴を有する。異常歩行ＷＡは「すり足」であり、足裏鉛直方向の加速度が殆ど発生しないためと考えられる。
【００２０】
また、健常歩行ＷＣの場合、２番目に大きいパワー値を持つピーク（第２ピーク３３２、３６２）の周波数は最大のパワー値を持つピーク（第１ピーク３３１、３６１）の周波数の１．５倍に相当し、第１ピークの周波数は歩行周波数の２倍に相当する。
【００２１】
例えば図３Ｃの場合、第１ピーク３３１の周波数は２．２５Ｈｚであり、第２ピーク３３２の周波数は３．３８Ｈｚであり、歩行周波数は１．１４Ｈｚである。よって、第２ピーク３３２の周波数は第１ピーク３３１の周波数の１．５０倍に相当し、第１ピーク３３１の周波数は歩行周波数の１．９７倍に相当する。
【００２２】
例えば図３Ｆの場合、第１ピーク３６１の周波数は２．６３Ｈｚであり、第２ピーク３６２の周波数は４．００Ｈｚであり、歩行周波数は１．２９Ｈｚである。よって、第２ピーク３６２の周波数は第１ピーク３６１の周波数の１．５２倍に相当し、第１ピーク３６１の周波数は歩行周波数の２．０４倍に相当する。
【００２３】
異常歩行ＷＢの場合はこのような特徴を示さない。例えば図３Ｂの場合、第１ピーク３２１の周波数は３．００Ｈｚであり、第２ピーク３２２の周波数は１．５１Ｈｚであり、歩行周波数は１．５６Ｈｚであるので、上述のような特徴を示さない。また、図３Ｅの場合も、第１ピーク３５１の周波数は４．２４Ｈｚであり、第２ピークの周波数は０．５Ｈｚであり、歩行周波数は１．２９Ｈｚであるので、上述のような特徴を示さない。
【００２４】
図４Ａ〜図４Ｄ及び図５を用いて、異常歩行ＷＢ（背屈過度）と健常歩行ＷＣのスペクトル分布の違いが生じる現象について説明する。図４Ａは異常歩行ＷＢ（背屈過度）の対象者から得られた加速度信号であり、図４Ｃはその周波数スペクトル分布である。図４Ｂは健常歩行ＷＣの対象者から得られた加速度信号であり、図４Ｄはその周波数スペクトル分布である。図５は健常歩行ＷＣの場合の歩行態様を模式的に表した矢状面図であり、股関節５０１、膝５０２、つま先５０３、踵５０４の動きを示す。
【００２５】
健常歩行ＷＣの場合、時刻ｔ１で踵が地面に着き、時刻ｔ２で踵が地面から離れ、時刻ｔ４で踵が再び地面に着く。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ａに、大腿部の運動によって足先は前方に大きく移動する（大腿振り出し期間）。そして、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｂに、主に膝関節の回転によって踵が前方に振り出される（踵振り出し期間）。この踵振り出し期間があるため、時刻ｔ４で踵が地面に着く直前に足先の足裏鉛直下方向の加速度が減少する。
【００２６】
図４Ｂにもこのような加速度信号の時間変化が現れている。図４Ｂの各時刻を図５の各時刻に対応付ける。図４Ｂの時刻４２１（ｔ＝０）は図５の時刻ｔ１に対応し、時刻４２２は時刻ｔ２に対応し、時刻４２３は時刻ｔ３に対応し、時刻４２４は時刻ｔ４に対応する。また、時間区間４２６は期間Ａに対応し、時間区間４２７は期間Ｂに対応する。
【００２７】
健常歩行ＷＣの場合、踵が地面を離れてから踵が地面に着くまでの間に２種類の周期の加速度の波が発生する。その結果、図４Ｄに示すように周波数スペクトル分布に特徴的な二つのピーク４４１、４４２が現れる。ピーク４４１は踵が地面から離れてから再び地面に着くまでの期間に対応する周波数であり、ピーク４４２は大腿振り出し期間に対応する周波数である。
【００２８】
図４Ａの各時刻を図５の各時刻に対応付ける。図４Ａの時刻４１１（ｔ＝０）は図５の時刻ｔ１に対応し、時刻４１２は時刻ｔ２に対応し、時刻４１３は時刻ｔ３に対応し、時刻４２４は時刻ｔ４に対応すると推定される。異常歩行ＷＢの場合、図４Ａの時刻４１３近傍での加速度の変動が小さいため、図４Ｃに示すように周波数スペクトル分布には踵が離れてから再び地面に着くまでの期間に対応する周波数にピーク４３１が現れる。
【００２９】
上述の周波数特徴に基づいて、すり足判定部１０４、ピーク検出部１０５及び健常歩行判定部１０６が、３種類の歩行状態（異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ、健常歩行ＷＣ）を判別する処理のフローチャートを図６に示す。
【００３０】
すり足判定部１０４は、周波数解析部３から出力された周波数スペクトル分布に閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在するかを判定する（ステップＳ６０４）。閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在しない、すなわち全パワー値が閾値ＴｈＡ以下である場合には（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、すり足判定部１０４は評価対象の歩行を異常歩行ＷＡ（すり足）と判定する。すり足判定部１０４の処理量を削減するために、ステップＳ６０４で判定の対象とする周波数帯域を、主に対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される周波数帯域に制限しても構わない。例えば０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯域に制限しても構わない。
【００３１】
すり足判定部１０４で異常歩行ＷＡ（すり足）と判定されなかった場合、すなわち閾値ＴｈＡを越えるパワー値を持つ周波数成分が存在する場合には（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、ピーク検出部１０５は、周波数解析部３から出力された周波数スペクトル分布で最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数ＦＡと第二に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数ＦＢを求める（ステップＳ６０５）。ピーク検出部１０５の処理を削減するために、第１ピーク周波数ＦＡ及び第１ピーク周波数ＦＢを求める範囲を、主に対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される周波数帯域に制限しても構わない。例えば０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満の周波数帯域に限定しても構わない。
【００３２】
健常歩行判定部１０６は、第１ピーク周波数ＦＡに対する第２ピーク周波数ＦＢの比（ＦＢ／ＦＡ）が所定の範囲内（約１．５）であるかどうかを判定する（ステップＳ６０６）。所定の範囲内の値である場合には（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）健常歩行ＷＣと判定し、所定の範囲外の値である場合には（ステップＳ６０６：Ｎｏ）異常歩行ＷＢと判定する。健常歩行判定部１０６は、例えば比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であれば健常歩行と判定する。本実施形態では、ＴｈＢとして０．２５を用いる。すなわち、比（ＦＢ／ＦＡ）が１．２５〜１．７５の範囲内であれば健常歩行と判定する。なお、上述の範囲は本実施形態の歩行評価装置の使用目的等に応じて値を適宜調整し得る。上述の範囲は１．２５〜１．７５の間で１．５を含む任意の範囲に設定しても構わない。
【００３３】
なお、健常歩行判定部１０６は上述の範囲の比を持つ第１、第２ピーク周波数が与えられた場合に健常歩行ＷＣと判定する特性を有していればよく、必ずしも実際に比（ＦＢ／ＦＡ）を計算しない構成であっても構わない。
【００３４】
本実施形態の歩行評価装置１０１を用いて歩行評価の試験を行った。この試験では、閾値ＴｈＡは３、閾値ＴｈＢは０．１に設定された。１８名の高齢者を対象に試験が行われた。各被験者は４回ずつ歩行し、合計で７２回の歩行評価結果を得た。
【００３５】
各被験者は予め理学療法士によって異常歩行ＷＡ、異常歩行ＷＢ及び健常歩行ＷＣのいずれに該当するか判定されている。その内訳は、異常歩行ＷＡの群は５名、異常歩行ＷＢの群は４名、そして、健常歩行ＷＣの群は９名であった。よって、異常歩行ＷＡと評価されるべき歩行は２０回であり、異常歩行ＷＢと評価されるべき歩行は１６回であり、健常歩行ＷＣと評価されるべき歩行は３６回である。
【００３６】
本実施形態の歩行評価装置１０１は２１回の歩行を異常歩行ＷＡと評価し、そのうち２０回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、異常歩行ＷＡに関して、再現率は２０／２０＝１．００で、適合率は２０／２１＝０．９５であり、Ｆ値は０．９７である。
【００３７】
本実施形態の歩行評価装置１０１は１９回の歩行を異常歩行ＷＢと評価し、そのうち１４回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、異常歩行ＷＢに関して、再現率は１４／１６＝０．８８で、適合率は１４／１９＝０．７４であり、Ｆ値は０．８０である。
【００３８】
本実施形態の歩行評価装置１０１は３２回の歩行を健常歩行ＷＣと評価し、そのうち３０回の歩行は理学療法士の判定と一致した。よって、健常歩行ＷＣに関して、再現率は３０／３６＝０．８３で、適合率は３０／３２＝０．９４であり、Ｆ値は０．８８である。
【００３９】
この試験において、本実施形態の歩行評価装置１０１は、Ｆ値が８０％以上という成績を収めた。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態の歩行評価装置１０１は、一つのセンサから得られる特徴を用いて、計測環境にかかわらず、（１）躓きの原因となり得る異常歩行ＷＡ（すり足）、（２）ふらつきの原因となりうる異常歩行ＷＢ（着地方法の異常）、および（３）健常歩行ＷＣの、３つの状態を精度良く判定することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図７は本実施形態の歩行評価装置７０１のブロック図である。第１の実施形態の歩行評価装置１０１と共通する部分の説明は可能な範囲で省略し、異なる点を説明する。
【００４２】
歩行評価装置７０１は歩行周波数取得部１０７を有する。歩行周波数取得部１０７は加速度計測部１０２からの加速度データに基づいて歩行周波数ＦＣを求める。歩行周波数ＦＣは、踵が着地してから（図５の時刻ｔ１）次に踵が着地するまで（図５の時刻ｔ４）の時間の逆数に相当する。
【００４３】
踵が着地する瞬間、Ｚ方向の加速度信号には高周波のノイズが加わる。歩行周波数取得部１０７は加速度計測部１０２からの出力信号をハイパスフィルタで処理して得られる信号から、閾値を越える振幅の波が検知された場合に踵が着地したと判定する。なお、歩行周波数取得部１０７は、加速度計測部１０２からの他の方向の加速度信号や他のセンサ（例えば万歩計（登録商標））からの出力信号に基づいて歩行周波数を求める構成であっても構わないし、手動で歩行周期のデータを入力する構成でも構わない。
【００４４】
健常歩行判定部１０６は、第１ピーク周波数ＦＡ、第２ピーク周波数ＦＢ及び歩行周波数ＦＣに基づいて、対象者の歩行が異常歩行ＷＢか健常歩行ＷＣかを判定する。比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であり、かつ、比（ＦＡ／ＦＣ）が２．０±ＴｈＣの範囲内である場合に、健常歩行判定部１０６は健常歩行ＷＣと判定する。本実施形態ではＴｈＣ＝０．２５を用いる。なお、比（ＦＡ／ＦＣ）についての範囲は１．７５〜２．２５の間で２．０を含む任意の範囲に設定されても構わない。
【００４５】
本実施形態の歩行状態を判別する処理のフローチャートを図８に示す。以下、図６と異なる点を説明する。まず、歩行周波数取得部１０７が、歩行周波数ＦＣを求める（ステップＳ７０１）。そして、健常歩行判定部１０６は、比（ＦＢ／ＦＡ）が１．５±ＴｈＢの範囲内であり、かつ、比（ＦＡ／ＦＣ）が２．０±ＴｈＣの範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ７０２）、２つの条件の双方を満たす場合に（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、健常歩行判定部１０６は健常歩行ＷＣと判定する。２つの条件のいずれか一方でも満たさない場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、健常歩行判定部１０６は異常歩行ＷＢと判定する。
【００４６】
本実施形態によれば、健常歩行ＷＣの判定精度をさらに向上させることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図９は本実施形態の歩行評価装置９０１のブロック図である。歩行評価装置９０１は、第１の実施形態の歩行評価装置１０１からすり足判定部１０４を省いた構成である。
【００４８】
例えばすり足で歩行しないことが明らかな対象者の歩行評価を行う場合、歩行評価装置９０１の構成で十分である。
【００４９】
異常歩行ＷＡ（すり足）の場合、ピーク周波数は上述した特徴を示さない。歩行評価装置９０１は異常歩行ＷＡと異常歩行ＷＢの区別を行わず、異常歩行ＷＡ・ＷＢか、健常歩行ＷＣかの２つの状態の判定を行う目的で使用する場合も、歩行評価装置９０１の構成で十分である。
【００５０】
なお、第２の実施形態で説明した歩行周波数取得部１０７を備える構成であっても構わない。
【００５１】
本実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態に比べて、歩行評価装置を安価に提供できる。
【００５２】
上述した各実施形態で登場した、加速度計測部１０２、周波数解析部１０３、すり足判定部１０４、ピーク検出部１０５、健常歩行判定部１０６及び歩行周波数取得部１０７は、半導体集積回路で実現されても構わないし、１又は複数のプロセッサでプログラムを動作させることにより実現されても構わないし、これらの組み合わせで実現されることもできる。また、加速度計測部１０２の加速度センサ部分については、半導体式や機械式など、種々の公知なものを用いることができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１，７０１，９０１ 歩行評価装置
１０２ 加速度計測部
１０３ 周波数解析部
１０７ 歩行周波数取得部
１０４ すり足判定部
１０５ ピーク検出部
１０６ 健常歩行判定部
２０２ ベルト
５０１ 股関節
５０２ 膝
５０３ つま先
５０４ 踵
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する加速度計測部と、
前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める周波数解析部と、
前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する健常歩行判定部と、
を備える歩行評価装置。
【請求項２】
前記周波数スペクトル分布に、閾値以上のパワー値を持つ周波数成分が存在しない場合に、すり足歩行であると判定するすり足判定部を更に備える請求項１に記載の歩行評価装置。
【請求項３】
前記健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数に対する前記第２ピーク周波数の比が第１基準範囲内であるような、前記第１ピーク周波数及び前記第２ピーク周波数が入力された場合に前記健常歩行であると判定する、請求項１または請求項２に記載の歩行評価装置。
【請求項４】
前記対象者の歩行周波数を求める歩行周波数計測部を更に備え、
前記健常歩行判定部は、前記第１ピークの周波数に対する前記第２ピークの周波数の比が前記第１基準範囲内であり、かつ、前記第１ピークの周波数に対する前記歩行周波数の比が第２基準範囲内であるような、前記第１ピーク周波数、前記第２ピーク周波数及び前記歩行周波数が入力された場合に、前記健常歩行であると判定する、請求項１または請求項２に記載の歩行評価装置。
【請求項５】
前記第２基準範囲は２．０を含み、１．７５から２．２５までの間に設定される幅が０．５以下の範囲である、請求項４に記載の歩行評価装置。
【請求項６】
前記第１基準範囲は１．５を含み、１．２５から１．７５までの間に設定される幅が０．５以下の範囲である、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の歩行評価装置。
【請求項７】
前記すり足判定部は、所定の周波数帯域内で閾値以上のパワー値を持つ周波数成分が存在しない場合に、すり足歩行であると判定し、
前記ピーク検出部は、前記所定の周波数帯域内で前記第１ピーク周波数及び前記第２ピーク周波数を検出する、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の歩行評価装置。
【請求項８】
前記所定の周波数帯域としては、０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満等、対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される低周波数帯域のみを対象とし、評価することが可能な請求項７に記載の歩行評価装置。
【請求項１】
対象者の足部の加速度を計測して加速度信号を出力する加速度計測部と、
前記加速度信号の周波数スペクトル分布を求める周波数解析部と、
前記周波数スペクトル分布から、最大のパワー値を持つ第１ピーク周波数及び２番目に大きいパワー値を持つ第２ピーク周波数を検出するピーク検出部と、
前記第１ピーク周波数と前記第２ピーク周波数との関係に基づいて、健常歩行か着地が不適切な異常歩行かを判定する健常歩行判定部と、
を備える歩行評価装置。
【請求項２】
前記周波数スペクトル分布に、閾値以上のパワー値を持つ周波数成分が存在しない場合に、すり足歩行であると判定するすり足判定部を更に備える請求項１に記載の歩行評価装置。
【請求項３】
前記健常歩行判定部は、前記第１ピーク周波数に対する前記第２ピーク周波数の比が第１基準範囲内であるような、前記第１ピーク周波数及び前記第２ピーク周波数が入力された場合に前記健常歩行であると判定する、請求項１または請求項２に記載の歩行評価装置。
【請求項４】
前記対象者の歩行周波数を求める歩行周波数計測部を更に備え、
前記健常歩行判定部は、前記第１ピークの周波数に対する前記第２ピークの周波数の比が前記第１基準範囲内であり、かつ、前記第１ピークの周波数に対する前記歩行周波数の比が第２基準範囲内であるような、前記第１ピーク周波数、前記第２ピーク周波数及び前記歩行周波数が入力された場合に、前記健常歩行であると判定する、請求項１または請求項２に記載の歩行評価装置。
【請求項５】
前記第２基準範囲は２．０を含み、１．７５から２．２５までの間に設定される幅が０．５以下の範囲である、請求項４に記載の歩行評価装置。
【請求項６】
前記第１基準範囲は１．５を含み、１．２５から１．７５までの間に設定される幅が０．５以下の範囲である、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の歩行評価装置。
【請求項７】
前記すり足判定部は、所定の周波数帯域内で閾値以上のパワー値を持つ周波数成分が存在しない場合に、すり足歩行であると判定し、
前記ピーク検出部は、前記所定の周波数帯域内で前記第１ピーク周波数及び前記第２ピーク周波数を検出する、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の歩行評価装置。
【請求項８】
前記所定の周波数帯域としては、０．５Ｈｚ以上１０Ｈｚ未満等、対象脚自体の関節運動に起因する波形が観察される低周波数帯域のみを対象とし、評価することが可能な請求項７に記載の歩行評価装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５９４８９（Ｐ２０１３−５９４８９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９５４８（Ｐ２０１１−１９９５４８）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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