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歩行特性評価システムおよび軌跡生成方法

国内特許コード P140010914
掲載日 2014年8月22日
出願番号 特願2008-283978
公開番号 特開2010-110399
登録番号 特許第5421571号
出願日 平成20年11月5日(2008.11.5)
公開日 平成22年5月20日(2010.5.20)
登録日 平成25年11月29日(2013.11.29)
発明者
  • 佐川 貢一
出願人
  • 国立大学法人弘前大学
発明の名称 歩行特性評価システムおよび軌跡生成方法
発明の概要 【課題】 歩行が困難な患者などにおける種々の3次元歩行特性を、どこでも無拘束で長時間測定して導出することができ、医師などの診断に必要な情報を十分に提示することのできる歩行特性評価システムを提供すること。
【解決手段】 歩行特性評価システム1は、一または複数の身体装着型センサ2、携帯型データ記録装置3および解析装置4からなる。身体装着型センサ2としては足の加速度および角速度を測定可能、かつ、少なくとも足爪先装着用のセンサを備え、携帯型データ記録装置3は身体装着型センサ2によって測定されたデータを記録し、解析装置4はそのデータを演算処理して一歩ごとの足爪先の3次元軌跡を生成可能なように形成された構成である。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



従来、歩行が困難な患者などの3次元歩行特性を測定して、医師や検査者による診断に利用可能な情報を得る方法は、検査者が巻き尺やストップウォッチを使用して、患者の歩幅や歩行周期を実測するというものであった。しかし、一歩ごとに歩行周期や歩幅のばらつきを求めることは不可能であった。





また、ビデオカメラを利用することによって、一歩ごとの歩行特性を評価することは可能であるが、長距離歩行に対しては適用できるものではない。さらに、歩数計を利用することで長距離歩行時でも一歩ごとに歩行周期を求めることは可能であるが、歩幅の計測は不可能である。すなわち、従来の技術では、長時間に亘り、場所に依存せず歩行特性を計測し評価することは困難であった。





なお、歩行や足の動きを3次元的に計測、分析する手法に関しては近年、技術的提案もなされている。後掲特許文献1に開示されている技術はその一例であり、歩行者などのステップの仕方に配慮した歩行動作評価を支援することを目的として、爪先側に配された第1の三軸のジャイロセンサと、踵側に配された第2の三軸のジャイロセンサとを有する靴を用いて、靴の爪先側のジャイロセンサの出力と、踵側のジャイロセンサの出力により歩行動作に関する評価情報を生成する評価情報生成手段と、評価情報生成手段で生成した評価情報を出力する出力手段とを備えた解析装置を提案している。





【特許文献1】

開2008-073285号公報「靴、その靴を履いた人の歩行・走行動作評価支援装置」

産業上の利用分野



本発明は歩行特性評価システムおよび軌跡生成方法に係り、人間の歩行特性、特に歩行が困難な患者などにおける歩数、歩幅、歩調、歩行速度、爪先と床との距離、爪先の振り上げ角度あるいは踵の角度などといった3次元歩行特性を、どこでも無拘束で長時間測定し、医師や検査者が病状や治療効果の診断に利用する情報を提示することのできる、歩行特性評価システムおよび軌跡生成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一または複数の身体装着型センサ、携帯型データ記録装置および解析装置からなる歩行特性評価システムであって、該身体装着型センサは足の加速度および角速度を測定可能でありかつ少なくとも足爪先装着用のものが備えられており、該携帯型データ記録装置は該身体装着型センサにより測定されたデータを記録するものであり、該解析装置は該携帯型データ記録装置に記録されたデータを演算処理して一歩ごとの足爪先の3次元軌跡を生成するものであり、該解析装置は、遊脚終了時とその後の立脚時のフレームマトリックス(歩行中に足が回転することによって変化するセンサシステムの向きや傾きのこと。)が一致するよう遊脚時のフレームマトリックスを修正すべく構成されており、かかる構成により、場所を選ばずどこでも無拘束で長時間測定して得られたデータから、修正されたより有用な3次元歩行特性データを導出でき、一歩ごとに足爪先挙動を3次元で測定できることを特徴とする、歩行特性評価システム。

【請求項2】
前記解析装置は、一歩ごとに水平方向および垂直方向加速度の2階積分によって足爪先の3次元軌跡を生成可能に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の歩行特性評価システム。

【請求項3】
前記解析装置は、一歩ごとに水平方向および垂直方向加速度の2階積分によって足爪先の3次元軌跡を生成可能であり、一歩ごとの足爪先の3次元軌道および方向を描画可能に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の歩行特性評価システム。

【請求項4】
前記解析装置は、一歩ごとの3次元軌跡から、歩数、歩幅、歩調、歩行速度、足爪先と歩行面との距離および足爪先の振り上げ角度の各3次元歩行特性を導出可能に構成されていることを特徴とする、請求項2または3に記載の歩行特性評価システム。

【請求項5】
前記解析装置は、一歩ごとの3次元軌跡から、一重複歩距離および歩行周期の各3次元歩行特性を導出可能に構成されていることを特徴とする、請求項2または3に記載の歩行特性評価システム。

【請求項6】
歩行特性評価に利用可能な軌跡を生成、表示する方法であって、加速度および角速度測定可能なセンサにより測定された加速度および角速度データに基づき、運動の周期ごとに水平方向および垂直方向加速度の2階積分によって3次元軌跡を生成し、3次元軌跡生成にあたっては、遊脚終了時とその後の立脚時のフレームマトリックスが一致するよう遊脚時のフレームマトリックスが修正され、これにより場所を選ばずどこでも無拘束で長時間測定して得られたデータから修正されたより有用な3次元歩行特性データが導出され、一歩ごとに該センサ設置部位の3次元軌道および方向を運動の周期ごとに描画して表示できることを特徴とする、軌跡生成方法。

【請求項7】
前記センサは歩行者の足爪先に装着可能であることによって、歩行時における足爪先の軌跡を生成、表示可能であることを特徴とする、請求項6に記載の軌跡生成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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