JP5022178B2

JP5022178B2 - Gait analysis system

Info

Publication number: JP5022178B2
Application number: JP2007279683A
Authority: JP
Inventors: 吉浩松村; 哲也橘
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: JP2009106391A

Description

本発明は、使用者の歩容を改善する歩容解析システムに関するものである。 The present invention relates to a gait analysis system for improving a user's gait.

従来、使用者の腰部に加速度計を装着し、使用者の腰部における前後加速度、左右加速度、上下加速度を検出して、加速度計により検出された各加速度の時間変化に基づいて使用者の歩行能力を推定する歩行解析装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１２５３６８号公報 Conventionally, an accelerometer is attached to the user's lumbar region, and the user's walking ability is detected based on the time change of each acceleration detected by the accelerometer by detecting longitudinal acceleration, lateral acceleration, and vertical acceleration at the user's lumbar region. There is a gait analysis device that estimates (for example, see Patent Document 1).
JP 2007-125368 A

しかし、従来の技術では、使用者に装着した加速度計により検出された各加速度の時間変化に基づいて使用者の歩容を推定しており、実際の歩容を精度よく解析することは容易ではなかった。 However, in the conventional technology, the gait of the user is estimated based on the time change of each acceleration detected by the accelerometer worn on the user, and it is not easy to analyze the actual gait accurately. There wasn't.

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩容を容易に精度よく解析可能な歩容解析システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a gait analysis system capable of easily and accurately analyzing gaits.

請求項１の発明は、使用者の足裏の複数位置における接地圧力を経時的に検出する圧力検出手段と、足裏の複数位置で各々検出した接地圧力の変化に基づいて足裏の荷重中心を算出し、足裏における荷重中心の経時的な移動経路を生成して、使用者の歩容を解析する歩容解析手段とを備え、歩容解析手段は、足裏のかかとからつま先方向に分割された複数の領域を設定し、各領域に荷重中心が存在する時間長さを解析結果として生成することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided pressure detecting means for detecting the ground pressure at a plurality of positions on the sole of the user over time, and the load center of the sole based on changes in the ground pressure detected at the plurality of positions on the sole. Gait analysis means for analyzing the gait of the user by generating a time-dependent movement path of the load center on the sole and analyzing the gait of the user in the direction from the heel of the sole to the toes. A plurality of divided regions are set, and a time length in which a load center exists in each region is generated as an analysis result .

この発明によれば、歩行動作を行う使用者に対して、足裏の複数位置で各々検出した接地圧力の変化に基づいて使用者の歩容を解析することで、歩容を容易に精度よく解析できる。また、足裏における荷重中心の移動経路に基づいて歩容を容易に精度よく解析できる。また、足裏における荷重中心の移動経路を簡便に検出できる。 According to the present invention, a gait can be easily and accurately analyzed by analyzing a user's gait based on changes in contact pressure detected at a plurality of positions on the sole of the foot for a user who performs a walking motion. Can be analyzed. In addition, the gait can be easily and accurately analyzed based on the movement center of the load center on the sole. In addition, the movement center of the load center on the sole can be easily detected.

なお、本発明における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。 The “walk” in the present invention includes running such as jogging and running in addition to walking and walking.

請求項２の発明は、請求項１において、使用者の歩容がよい場合の規範解析結果を予め記憶して、当該記憶している規範解析結果と前記歩容解析手段の解析結果とを比較することによって使用者の歩容を改善するための情報を生成する改善情報生成手段と、改善情報生成手段が生成した情報を出力する改善情報出力手段とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 2 stores the normative analysis result when the user's gait is good in claim 1, and compares the stored normative analysis result with the analysis result of the gait analyzing means. In this manner, the information processing apparatus includes an improvement information generation unit that generates information for improving a user's gait and an improvement information output unit that outputs information generated by the improvement information generation unit.

この発明によれば、歩容の改善ポイント（ピッチ、足裏の接地タイミングまたは接地時間）を容易に抽出できる。 According to the present invention, it is possible to easily extract gait improvement points (pitch, contact timing or contact time of the sole).

請求項３の発明は、請求項２において、前記改善情報出力手段は、使用者の足裏に刺激を与えるものであり、前記改善情報生成手段は、改善情報出力手段の動作を制御する制御信号を生成して、使用者の歩容が良くなる方向に変化する刺激を使用者の足裏に与えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the improvement information output means gives a stimulus to the sole of the user, and the improvement information generation means controls the operation of the improvement information output means. Is generated, and a stimulus that changes in a direction in which the gait of the user is improved is given to the sole of the user.

この発明によれば、使用者は足裏に与えられる振動刺激や温度刺激等によって歩容が改善されるとともに、構成の簡略化を図ることができる。 According to the present invention, the user can improve the gait and can simplify the configuration by vibration stimulation or temperature stimulation applied to the sole.

以上説明したように、本発明では、足裏の複数位置で各々検出した接地圧力の変化に基づいて使用者の歩容を解析することで、歩容を容易に精度よく解析できるという効果がある。また、足裏における荷重中心の移動経路に基づいて歩容を容易に精度よく解析できる。また、足裏における荷重中心の移動経路を簡便に検出できる。
As described above, the present invention has an effect that the gait can be easily and accurately analyzed by analyzing the gait of the user based on the changes in the contact pressure detected respectively at a plurality of positions on the sole. . In addition, the gait can be easily and accurately analyzed based on the movement center of the load center on the sole. In addition, the movement center of the load center on the sole can be easily detected.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施形態１）
本実施形態の歩容解析システムは、図１，図２に示すように、使用者Ｈが履いている左靴Ｓ_ＬのインナーソールＳ１に設けた圧力検出部１０_Ｌおよび無線通信部２０_Ｌと、使用者Ｈが履いている右靴Ｓ_ＲのインナーソールＳ１に設けた圧力検出部１０_Ｒおよび無線通信部２０_Ｒと、使用者Ｈの腰に装着されたコントローラ３０と、使用者Ｈの頭部に装着されたヘッドフォン装置４０と、使用者Ｈの近傍に配置したモニタ装置５０とで構成され、使用者Ｈの歩容を解析して改善するものである。 (Embodiment 1)
Gait analysis system of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, and Hidarikutsu S _L pressure detector 10 provided in the inner sole S1 of _L and the wireless communication unit 20 _L user H is wearing The pressure detection unit 10 _R and the radio communication unit 20 _R provided on the inner sole S ₁ of the right shoe SR worn by the user H, the controller 30 mounted on the waist of the user H, and the head of the user H The headphone device 40 attached to the head and the monitor device 50 arranged in the vicinity of the user H are used to analyze and improve the gait of the user H.

圧力検出部１０_Ｌは、４つの圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌで構成され、圧力検出部１０_Ｒは、４つの圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒで構成されており、図３に示すように、圧力センサ１１_Ｌ，１１_Ｒは、使用者Ｈの足裏のかかとに対向して配置され、圧力センサ１２_Ｌ，１２_Ｒは、使用者Ｈの足裏の第５趾（小指）の付け根に対向して配置され、圧力センサ１３_Ｌ，１３_Ｒは、使用者Ｈの足裏の母指球に対向して配置され、圧力センサ１４_Ｌ，１４_Ｒは、使用者Ｈの足裏の母指に対向して配置され、かかと、第５趾の付け根、母指球、母指の各接地圧力を測定しており、左右の足毎に足裏の圧力分布を測定している。これらの圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒは、圧電式、または圧力による抵抗変化を利用する方式のものである。 Pressure sensing portion 10 _L is constituted by four pressure sensors ₁₁ L to 14 _L, the pressure detecting portion 10 _R is constituted by four pressure sensors ₁₁ R to 14 _R, as shown in FIG. 3, the pressure The sensors 11 _L and 11 _R are disposed so as to face the heel of the sole of the user H, and the pressure sensors 12 _L and 12 _R are opposed to the base of the fifth heel (little finger) of the sole of the user H. The pressure sensors 13 _L and 13 _R are disposed so as to face the thumb ball of the sole of the user H, and the pressure sensors 14 _L and 14 _R are opposed to the thumb of the user H. The contact pressures of the heel, the base of the fifth heel, the thumb ball, and the thumb are measured, and the pressure distribution of the sole is measured for each right and left foot. These pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and pressure sensors 11 _{R to} 14 _R are of a piezoelectric type or a type using a resistance change due to pressure.

無線通信部２０_Ｌは、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌからの測定データ（圧力データ）をコントローラ３０へ無線信号で送信し、無線通信部２０_Ｒは、圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒからの測定データ（圧力データ）をコントローラ３０へ無線信号で送信する。 The wireless communication unit 20 _L transmits measurement data (pressure data) from the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L to the controller 30 by a wireless signal, and the wireless communication unit 20 _R receives measurement data from the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R. (Pressure data) is transmitted to the controller 30 by a wireless signal.

コントローラ３０は、マイクロコンピュータ等を具備しており、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒから無線信号で送信された各測定データを受信する無線受信部３０１と、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの各測定データに基づいて使用者Ｈの歩容を解析する歩容解析部３０２と、歩容解析部３０２の解析結果に基づいて使用者Ｈの歩容を改善するための音声情報、画像情報を生成する改善情報生成部３０３と、改善情報生成部３０３が生成した音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信する音声情報送信部３０４と、改善情報生成部３０３が生成した画像情報をモニタ装置５０へ無線信号で送信する画像情報送信部３０５とで構成される。 The controller 30 includes a microcomputer and the like, and includes a wireless receiver 301 that receives measurement data transmitted from the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R by wireless signals, and the pressure sensor 11. A gait analysis unit 302 that analyzes the gait of the user H based on the measurement data of _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R , and the analysis result of the gait analysis unit 302 Audio information for improving gait, improvement information generation unit 303 that generates image information, audio information transmission unit 304 that transmits the audio information generated by the improvement information generation unit 303 to the headphone device 40 via wiring, The image information transmission unit 305 transmits the image information generated by the improvement information generation unit 303 to the monitor device 50 with a wireless signal.

ヘッドフォン装置４０は、歩容を改善するための音声情報を使用者Ｈへ提示し、モニタ装置５０は、歩容を改善するための画像情報を使用者Ｈへ提示する。 The headphone device 40 presents audio information for improving the gait to the user H, and the monitor device 50 presents image information for improving the gait to the user H.

次に、本歩容解析システムによる、使用者Ｈの歩容の改善について説明する。 Next, the improvement of the gait of the user H by this gait analysis system is demonstrated.

図４は、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データの各波形を示し、通常、かかと（圧力センサ１１_Ｌ，１１_Ｒ）→第５趾の付け根（圧力センサ１２_Ｌ，１２_Ｒ）→母指球（圧力センサ１３_Ｌ，１３_Ｒ）→母指（圧力センサ１４_Ｌ，１４_Ｒ）の順に接地する。 FIG. 4 shows the waveforms of the measurement data of the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R. Normally, the heel (pressure sensors 11 _L and 11 _R ) → the root of the fifth heel (pressure sensor 12 _{L 1} , 12 _R ) → the thumb ball (pressure sensors 13 _L , 13 _R ) → the thumb (pressure sensors 14 _L , 14 _R ) are grounded in this order.

コントローラ３０の歩容解析部３０２は、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データの各波形から、足裏にかかる荷重中心を求め（使用者Ｈの足の長さから正規化される）、図３に示す左右の足裏の荷重中心の軌跡Ｚ_Ｌ，Ｚ_Ｒを導出する。そして図３に示すように、足裏をかかとからつま先方向に向かって、かかと領域Ｋ１，中間領域Ｋ２，中間領域Ｋ３，つま先領域Ｋ４に予め分割しており、かかとが接地してからつま先で蹴り出すまでの時間経過に伴って、荷重中心が領域Ｋ１〜Ｋ４を移動する荷重移動パターンを図５のようなグラフで表し、解析結果はグラフ内の荷重移動パターンＹ１や荷重移動パターンＹ２のように表される。この荷重移動パターンＹ１，Ｙ２の曲線形状は、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データの各波形から推定される。そして、歩容解析部３０２は、解析結果として、荷重移動パターンＹ１，Ｙ２において領域Ｋ１〜Ｋ４に荷重中心が存在する時間長さＴ１１〜Ｔ１４、Ｔ２１〜Ｔ２４を算出する。 The gait analysis unit 302 of the controller 30 obtains the center of load applied to the sole from each waveform of the measurement data of the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R (the length of the foot of the user H) The trajectories Z _L and Z _R of the load centers of the left and right soles shown in FIG. 3 are derived. Then, as shown in FIG. 3, the sole is divided into a heel region K1, an intermediate region K2, an intermediate region K3, and a toe region K4 from the heel toward the toe direction, and the heel is grounded and kicked with the toe. The load movement pattern in which the load center moves in the areas K1 to K4 with the passage of time until the load is represented by a graph as shown in FIG. 5, and the analysis results are as shown in the load movement pattern Y1 and the load movement pattern Y2 in the graph. expressed. The curved shape of the load transfer patterns Y1, Y2, the pressure sensor ₁₁ L to 14 _L, is estimated from the waveform of the measurement data of the pressure sensor ₁₁ R to 14 _R. Then, the gait analysis unit 302 calculates time lengths T11 to T14 and T21 to T24 in which load centers exist in the regions K1 to K4 in the load movement patterns Y1 and Y2 as analysis results.

このように、本歩容解析システムでは、使用者Ｈの足裏の複数位置で各々検出した接地圧力の変化に基づいて使用者Ｈの歩容を解析することで、歩容を容易に精度よく解析できる。 Thus, in this gait analysis system, the gait of the user H can be analyzed easily and accurately by analyzing the gait of the user H based on changes in the contact pressure detected at a plurality of positions on the sole of the user H. Can be analyzed.

そして、改善情報生成部３０３は、使用者の歩容がよい場合の移動パターンである規範パターンＹａを予め記憶しており、この規範パターンＹａにおいて足裏の領域Ｋ１〜Ｋ４に荷重中心が存在する時間長さＴ１ａ〜Ｔ４ａと、歩容解析部３０２の実際の解析結果である時間長さＴ１１〜Ｔ１４、Ｔ２１〜Ｔ２４とを比較する。そして、この比較結果から、実際の解析結果である時間長さＴ１１〜Ｔ１４、Ｔ２１〜Ｔ２４が、規範パターンＹａの時間長さＴ１ａ〜Ｔ４ａに近付くように改善ポイント（ピッチ、足裏の各部の接地タイミングおよび接地時間）を抽出し、この改善ポイントに基づいて使用者Ｈの歩容を改善するための音声情報および画像情報を生成する。音声情報送信部３０４は、音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信し、画像情報送信部３０５は、画像情報をモニタ装置５０へ無線信号で送信する。 And the improvement information generation part 303 has memorize | stored the normative pattern Ya which is a movement pattern when a user's gait is good beforehand, and the load center exists in the area | region K1-K4 of a sole in this normative pattern Ya. The time lengths T1a to T4a are compared with the time lengths T11 to T14 and T21 to T24, which are actual analysis results of the gait analysis unit 302. From these comparison results, the improvement points (pitch, grounding of each part of the sole) are obtained so that the time lengths T11 to T14 and T21 to T24, which are actual analysis results, approach the time lengths T1a to T4a of the reference pattern Ya. (Timing and contact time) are extracted, and audio information and image information for improving the gait of the user H are generated based on the improvement points. The audio information transmission unit 304 transmits audio information to the headphone device 40 via a wire, and the image information transmission unit 305 transmits the image information to the monitor device 50 by a wireless signal.

音声情報は、正しい歩容に同期したピッチ音であり、使用者Ｈは、ヘッドフォン装置４０が出力するピッチ音に合わせて歩行動作を行うことによって、歩容が改善される。 The voice information is a pitch sound synchronized with the correct gait, and the user H can improve the gait by performing a walking motion in accordance with the pitch sound output from the headphone device 40.

画像情報は、足裏の接地状態を表す画像であり、モニタ装置５０には図６の画像が表示される。この画像は、足裏の正しい接地状態（各部の接地タイミング、接地時間）を動画で表しており、現在接地させるべき接地部分Ｓ１を接地させない部分Ｓ２と区別して表示し、使用者Ｈは、モニタ装置５０に表示される動画を見て足裏の正しい接地状態を確認することによって、歩容が改善される。 The image information is an image representing the ground contact state of the sole, and the image of FIG. This image shows the correct grounding state (grounding timing and grounding time of each part) of the sole in a moving image, and displays the grounding part S1 that should be grounded separately from the part S2 that is not grounded. Gait is improved by checking the correct grounding state of the sole of the foot by looking at the moving image displayed on the device 50.

さらには、改善情報生成部３０３において、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データから使用者Ｈの重心を導出し、予め記憶している使用者Ｈの体重および膝下長さから膝にかかるモーメントを求めることによって膝への負担を推定し、一定以上の負担が膝にかかった場合には、音声情報、画像情報に警告情報を付加して、警告音、警告画面によって使用者に報知する構成としてもよい。 Further, the improvement information generation unit 303 derives the center of gravity of the user H from the measurement data of the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R , and stores the weight and knee length of the user H stored in advance. Estimate the load on the knee by calculating the moment applied to the knee from the length, and if a certain load is applied to the knee, warning information is added to the audio information and image information, warning sound, warning screen It is good also as a structure which alert | reports to a user by.

このように、本歩容解析システムでは、使用者Ｈの足裏の接地圧力を測定し、この測定結果に基づいて歩容を改善するための音声情報、画像情報を生成して使用者Ｈへ提示することで、使用者Ｈは提示された音声、画像を参照して歩行動作を行えばよく、歩容（例えば、左右の足の荷重移動の癖や、右一歩時間と左一歩時間との時間差、右歩幅と左歩幅との差、歩隔など）が容易に改善される。 As described above, in the gait analysis system, the contact pressure on the sole of the user H is measured, and voice information and image information for improving the gait are generated based on the measurement result to the user H. By presenting, the user H only needs to perform a walking motion with reference to the presented voice and image, and the gait (for example, the load movement of the left and right feet, the right step time and the left step time) Time difference, difference between right and left steps, step, etc.) can be easily improved.

また、圧力検出部，無線通信部を設けたインナーソールＳ１を靴に装着する構成であり、複数の靴、複数の使用者に対して本システムを構成できるので、システムとしての汎用性が高くなる。 In addition, the inner sole S1 provided with the pressure detection unit and the wireless communication unit is mounted on the shoe, and the system can be configured for a plurality of shoes and a plurality of users. .

（実施形態２）
本実施形態の歩容解析システムは、コントローラ３０の歩容解析部３０２における解析処理、および改善情報生成部３０３における改善情報生成処理が実施形態１とは異なるものであり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。 (Embodiment 2)
In the gait analysis system of this embodiment, the analysis processing in the gait analysis unit 302 of the controller 30 and the improvement information generation processing in the improvement information generation unit 303 are different from those in the first embodiment, and the same configuration is the same. The description is omitted.

コントローラ３０の歩容解析部３０２は、図５に示すグラフ内の荷重移動パターンＹ１や荷重移動パターンＹ２を解析結果とする。 The gait analysis unit 302 of the controller 30 uses the load movement pattern Y1 and the load movement pattern Y2 in the graph shown in FIG. 5 as analysis results.

そして、改善情報生成部３０３は、使用者の歩容がよい場合の移動パターンである規範パターンＹａを予め記憶しており、規範パターンＹａと歩容解析部３０２の実際の解析結果である移動パターンＹ１、Ｙ２とを比較し、互いの相似度を求める。規範パターンＹａと移動パターンＹ１，Ｙ２との相似度を求める方法としては、互いの相互相関係数を求めることによって導出する方法や、ＦＦＴ分析によって周波数解析を行い、周波数成分を比較することによって導出する方法がある。そして、この比較結果（相似度）から、実際の解析結果が規範パターンＹａに近付くように改善ポイント（ピッチ、足裏の各部の接地タイミングおよび接地時間）を抽出し、この改善ポイントに基づいて使用者Ｈの歩容を改善するための音声情報および画像情報を生成する。音声情報送信部３０４は、音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信し、画像情報送信部３０５は、画像情報をモニタ装置５０へ無線信号で送信する。 The improvement information generation unit 303 stores in advance a reference pattern Ya that is a movement pattern when the user's gait is good, and the movement pattern that is an actual analysis result of the reference pattern Ya and the gait analysis unit 302. Y1 and Y2 are compared to determine the degree of similarity between them. As a method for obtaining the similarity between the reference pattern Ya and the movement patterns Y1, Y2, a method derived by obtaining a mutual correlation coefficient, a frequency analysis by FFT analysis, and a frequency component comparison. There is a way to do it. Then, from this comparison result (similarity), the improvement points (pitch, contact timing and contact time of each part of the sole) are extracted so that the actual analysis result approaches the reference pattern Ya, and used based on this improvement point Audio information and image information for improving the gait of the person H are generated. The audio information transmission unit 304 transmits audio information to the headphone device 40 via a wire, and the image information transmission unit 305 transmits the image information to the monitor device 50 by a wireless signal.

以降は、実施形態１と同様に歩容を改善するための音声情報、画像情報を生成して使用者Ｈへ提示し、使用者Ｈは提示された音声、画像を参照して歩行動作を行えばよく、歩容が容易に改善される。 Thereafter, as in the first embodiment, voice information and image information for improving the gait are generated and presented to the user H, and the user H performs a walking motion with reference to the presented voice and image. The gait can be easily improved.

（実施形態３）
本実施形態の歩容解析システムは、コントローラ３０の歩容解析部３０２における解析処理、および改善情報生成部３０３における改善情報生成処理が実施形態１とは異なるものであり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。 (Embodiment 3)
In the gait analysis system of this embodiment, the analysis processing in the gait analysis unit 302 of the controller 30 and the improvement information generation processing in the improvement information generation unit 303 are different from those in the first embodiment, and the same configuration is the same. The description is omitted.

コントローラ３０の歩容解析部３０２は、図４に示す圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データの各波形から、各部での接地圧力が最大となるピークタイミング時間ｔ１１_Ｌ〜ｔ１４_Ｌ，ピークタイミング時間ｔ１１_Ｒ〜ｔ１４_Ｒを検出する。 Gait analysis unit of the controller 30 302, a pressure sensor ₁₁ L to 14 _L, the pressure sensor ₁₁ R to 14 from each waveform of the measurement data of _R, peak timing period ground pressure at each portion is maximized t11 shown in FIG. 4 _{L to} t14 _L and peak timing times t11 _{R to} t14 _R are detected.

そして、ピークタイミング時間ｔ１１_Ｌとピークタイミング時間ｔ１２_Ｌ間の時間長さＴ３１_Ｌ、ピークタイミング時間ｔ１２_Ｌとピークタイミング時間ｔ１３_Ｌ間の時間長さＴ３２_Ｌ、ピークタイミング時間ｔ１３_Ｌとピークタイミング時間ｔ１４_Ｌ間の時間長さＴ３３_Ｌ、ピークタイミング時間ｔ１４_Ｌと圧力センサ１４_Ｌの測定値がゼロになるタイミング間の時間長さＴ３４_Ｌを解析結果として算出する。 The length of time between the peak timing time t11 _L and peak timing time t12 _L T31 _L, the length of time between t13 _L peak timing time t12 _L and peak timing period T32 _L, peak timing time t13 _L and peak timing time t14 A time length T33 _L between _L , a peak timing time t14 _L, and a time length T34 _L between timings when the measured value of the pressure sensor 14 _L becomes zero are calculated as analysis results.

また、ピークタイミング時間ｔ１１_Ｒとピークタイミング時間ｔ１２_Ｒ間の時間長さＴ３１_Ｒ、ピークタイミング時間ｔ１２_Ｒとピークタイミング時間ｔ１３_Ｒ間の時間長さＴ３２_Ｒ、ピークタイミング時間ｔ１３_Ｒとピークタイミング時間ｔ１４_Ｒ間の時間長さＴ３３_Ｒ、ピークタイミング時間ｔ１４_Ｒと圧力センサ１４_Ｒの測定値がゼロになるタイミング間の時間長さＴ３４_Ｒを解析結果として算出する。 Further, the length of time between the peak timing time t11 _R and peak timing time t12 _R T31 _R, the length of time between t13 _R peak timing time t12 _R and peak timing period T32 _R, peak timing time t13 _R and peak timing time t14 A time length T33 _R between _R , a peak timing time t14 _R, and a time length T34 _R between timings when the measured value of the pressure sensor 14 _R becomes zero are calculated as analysis results.

そして、改善情報生成部３０３は、使用者の歩容がよい場合の時間長さＴ３１_Ｌ〜Ｔ３４_Ｌ、時間長さＴ３１_Ｒ〜Ｔ３４_Ｒの各基準値を予め記憶しており、時間長さＴ３１_Ｌ〜Ｔ３４_Ｌ、時間長さＴ３１_Ｒ〜Ｔ３４_Ｒを各基準値と比較する。そして、この比較結果から、実際の解析結果である時間長さＴ３１_Ｌ〜Ｔ３４_Ｌ、時間長さＴ３１_Ｒ〜Ｔ３４_Ｒが、各基準値に近付くように改善ポイント（ピッチ、足裏の各部の接地タイミングおよび接地時間）を抽出し、この改善ポイントに基づいて使用者Ｈの歩容を改善するための音声情報および画像情報を生成する。音声情報送信部３０４は、音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信し、画像情報送信部３０５は、画像情報をモニタ装置５０へ無線信号で送信する。 The improvement information generating unit 303, the time length _T31 _L _~T34 L when good gait of a user stores in advance the respective reference value of the time length _T31 _R _~T34 R, the time length T31 _{L to} T34 _L and time lengths T31 _{R to} T34 _R are compared with each reference value. From these comparison results, the improvement points (pitch, ground contact of each part of the sole) are obtained so that the time lengths T31 _{L to} T34 _L and the time lengths T31 _{R to} T34 _{R which} are actual analysis results approach the respective reference values. (Timing and contact time) are extracted, and audio information and image information for improving the gait of the user H are generated based on the improvement points. The audio information transmission unit 304 transmits audio information to the headphone device 40 via a wire, and the image information transmission unit 305 transmits the image information to the monitor device 50 by a wireless signal.

（実施形態４）
本実施形態の歩容解析システムは、コントローラ３０の歩容解析部３０２における解析処理、および改善情報生成部３０３における改善情報生成処理が実施形態１とは異なるものであり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。 (Embodiment 4)
In the gait analysis system of this embodiment, the analysis processing in the gait analysis unit 302 of the controller 30 and the improvement information generation processing in the improvement information generation unit 303 are different from those in the first embodiment, and the same configuration is the same. The description is omitted.

コントローラ３０の歩容解析部３０２は、図４に示す圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの測定データの各波形から、各部での接地圧力が最大となるピーク値Ｐ１_Ｌ〜Ｐ４_Ｌ，ピーク値Ｐ１_Ｒ〜Ｐ４_Ｒを解析結果として検出する。 The gait analysis unit 302 of the controller 30 has a peak value P1 _{L at} which the ground contact pressure at each part becomes maximum from the waveforms of the measurement data of the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R shown in FIG. ˜P4 _L and peak values P1 _{R to} P4 _R are detected as analysis results.

そして、改善情報生成部３０３は、使用者の歩容がよい場合のピーク値Ｐ１_Ｌ〜Ｐ４_Ｌ，ピーク値Ｐ１_Ｒ〜Ｐ４_Ｒの各基準値を予め記憶しており、ピーク値Ｐ１_Ｌ〜Ｐ４_Ｌ，ピーク値Ｐ１_Ｒ〜Ｐ４_Ｒを各基準値と比較する。そして、この比較結果から、実際の解析結果であるピーク値Ｐ１_Ｌ〜Ｐ４_Ｌ，ピーク値Ｐ１_Ｒ〜Ｐ４_Ｒが、各基準値に近付くように改善ポイント（ピッチ、足裏の各部の接地タイミングおよび接地時間）を抽出し、この改善ポイントに基づいて使用者Ｈの歩容を改善するための音声情報および画像情報を生成する。音声情報送信部３０４は、音声情報をヘッドフォン装置４０へ配線を介して送信し、画像情報送信部３０５は、画像情報をモニタ装置５０へ無線信号で送信する。 The improvement information generating unit 303, the peak value _P1 L to P4 are brought _L when good gait of a user stores in advance the respective reference values of the peak values _P1 R to P4 are brought _R, the peak value _P1 L to P4 are brought _L and peak values P1 _{R to} P4 _R are compared with each reference value. Then, from this comparison result, improvement points (pitch, ground contact timing of each part of the sole, and the peak values P1 _{L to} P4 _L and the peak values P1 _{R to} P4 _R as actual analysis results approach the respective reference values. (Contact time) is extracted, and voice information and image information for improving the gait of the user H are generated based on the improvement points. The audio information transmission unit 304 transmits audio information to the headphone device 40 via a wire, and the image information transmission unit 305 transmits the image information to the monitor device 50 by a wireless signal.

（実施形態５）
本実施形態の歩容解析システムは、図７に示すように、使用者Ｈが履いている左靴Ｓ_ＬのインナーソールＳ１に設けた圧力検出部１０_Ｌ，振動発生部６０_Ｌおよび無線通信部２０_Ｌと、使用者Ｈが履いている右靴Ｓ_ＲのインナーソールＳ１に設けた圧力検出部１０_Ｒ，振動発生部６０_Ｒおよび無線通信部２０_Ｒと、使用者Ｈの腰に装着されたコントローラ３０とで構成され、使用者Ｈの歩容を解析して改善するものである。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。 (Embodiment 5)
Gait analysis system of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the user H is wearing Hidarikutsu S _L pressure sensing portion 10 L which is provided on the inner sole S1 of _the vibration generating portion 60 _L and the radio communication unit and 20 _L, and the pressure detection unit 10 _R, the vibration generating portion 60 _R and the wireless communication unit 20 _R provided on the inner sole S1 of the right shoe _{S R} user H is worn, it is attached to the waist of a user H The controller 30 is configured to analyze and improve the gait of the user H. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

振動発生部６０_Ｌは、４つの振動装置６１_Ｌ〜６４_Ｌで構成され、振動発生部６０_Ｒは、４つの振動装置６１_Ｒ〜６４_Ｒで構成されており、図８に示すように、振動装置６１_Ｌ，６１_Ｒは、使用者Ｈの足裏のかかとに対向して配置され、振動装置６２_Ｌ，６２_Ｒは、使用者Ｈの足裏の第５趾（小指）の付け根に対向して配置され、振動装置６３_Ｌ，６３_Ｒは、使用者Ｈの足裏の母指球に対向して配置され、振動装置６４_Ｌ，６４_Ｒは、使用者Ｈの足裏の母指に対向して配置され、各振動装置は図示しないモータ、モータ駆動用の電池、振動板を備えて、かかと、第５趾の付け根、母指球、母指を個別に振動させる。 Vibration generating portion 60 _L is constituted by four vibrating device ₆₁ L to 64 _L, the vibration generating portion 60 _R is composed of four vibration device ₆₁ R to 64 _R, as shown in FIG. 8, the vibration The devices 61 _L and 61 _R are arranged so as to face the heel of the foot of the user H, and the vibration devices 62 _L and 62 _R face the base of the fifth heel (little finger) of the foot of the user H. The vibration devices 63 _L and 63 _R are disposed so as to face the thumb ball of the sole of the user H, and the vibration devices 64 _L and 64 _R are opposed to the thumb of the user H. Each vibration device includes a motor (not shown), a battery for driving the motor, and a diaphragm, and individually vibrates the heel, the base of the fifth heel, the thumb ball, and the thumb.

また、圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌと振動装置６１_Ｌ〜６４_Ｌとの各間には緩衝材７１_Ｌ〜７４_Ｌが配置され、圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒと振動装置６１_Ｒ〜６４_Ｒとの各間には緩衝材７１_Ｒ〜７４_Ｒが配置されている。緩衝材７１_Ｌ〜７４_Ｌ、緩衝材７１_Ｒ〜７４_Ｒは、例えばポリウレタンフォームのような振動を伝え難い材質で形成されており、圧力センサと振動装置との間に緩衝材を設けることによって、振動装置の振動が圧力センサの測定データに及ぼす影響を低減している。 Further, shock absorbers 71 _L to 74 _L are arranged between the pressure sensors 11 _{L to} 14 _L and the vibration devices 61 _L to 64 _L, and the pressure sensors 11 _{R to} 14 _R and the vibration devices 61 _R to 64 _R cushioning member ₇₁ R to 74 _R is disposed between each of the. The buffer materials 71 _L to 74 _L and the buffer materials 71 _R to 74 _R are formed of a material that hardly transmits vibration, such as polyurethane foam, and by providing a buffer material between the pressure sensor and the vibration device, The influence of the vibration of the vibration device on the measurement data of the pressure sensor is reduced.

そして、コントローラ３０は制御情報送信部３０６を備えており、歩容解析部３０２は、実施形態１〜４いずれかと同様に圧力センサ１１_Ｌ〜１４_Ｌ，圧力センサ１１_Ｒ〜１４_Ｒの各測定データに基づいて使用者Ｈの歩容を解析する。改善情報生成部３０３は、この解析結果に基づいて、実施形態１〜４いずれかと同様に改善ポイント（ピッチ、足裏の各部の接地タイミングおよび接地時間）を抽出し、この改善ポイントに基づいて、使用者Ｈの歩容を改善するために振動装置６１_Ｌ〜６４_Ｌ、振動装置６１_Ｒ〜６４_Ｒを振動させる制御信号を生成し、制御信号送信部３０６は、制御信号を無線通信部２０_Ｌ，２０_Ｒへ無線信号で送信する。 Then, the controller 30 includes a control information transmitting unit 306, gait analysis unit 302, first to fourth embodiments or similarly to the pressure sensor ₁₁ L to 14 _L, the measurement data of the pressure sensor ₁₁ R to 14 _R Based on the above, the gait of the user H is analyzed. Based on this analysis result, the improvement information generation unit 303 extracts improvement points (pitch, contact timing and contact time of each part of the sole) in the same manner as in any of Embodiments 1 to 4, and based on the improvement points, In order to improve the gait of the user H, a control signal for vibrating the vibration devices 61 _L to 64 _L and the vibration devices 61 _R to 64 _R is generated, and the control signal transmission unit 306 transmits the control signal to the wireless communication unit 20 _L. , 20 _R is transmitted by radio signal.

振動装置６１_Ｌ〜６４_Ｌ、振動装置６１_Ｒ〜６４_Ｒは、無線通信部２０_Ｌ，２０_Ｒが受信した制御信号によって各々駆動され、使用者Ｈの足裏へ振動刺激を与える。そして、使用者Ｈは、振動刺激を与えられた足裏の部位では歩行動作による足裏への接地圧力を感じる感覚が鈍くなるため、振動刺激を与えられていない足裏の部位でバランスをとって接地圧力を感じようとして体重移動が生じる。これを利用して、歩容を改善する方向に体重移動が生じる振動刺激を足裏の接地させたい部分以外に与えることで、容易に歩容を改善させることができる。また接地圧力がかかっている足裏の部位は、振動部１３３，１３４，１３５，１３６との接触圧が大きくなるため、振動刺激をより効果的に伝達することが可能となる。例えば、使用者Ｈは、かかとに振動刺激を与えられることで、かかとの接地圧を小さくして歩行するようになり、歩行時の姿勢が後ろに傾きすぎることを防止できるのである。 The vibration devices 61 _L to 64 _L and the vibration devices 61 _R to 64 _R are driven by control signals received by the wireless communication units 20 _L and 20 _R , respectively, and give vibration stimulation to the sole of the user H. Then, the user H has a feeling of touching the ground pressure on the soles due to walking motion at the site of the soles to which vibration stimulation is applied, so the user H balances the site of the soles to which no vibration stimulation is applied. As a result, weight shift occurs in an attempt to feel ground pressure. Utilizing this, the gait can be easily improved by giving a vibration stimulus that causes weight shift in the direction of improving the gait to a portion other than the part where the sole is desired to be grounded. In addition, since the contact pressure with the vibration parts 133, 134, 135, and 136 is increased in the part of the sole where the ground pressure is applied, vibration stimulation can be transmitted more effectively. For example, when the user H is given a vibration stimulus to the heel, the user H comes to walk with a reduced contact pressure on the heel, and the posture during walking can be prevented from tilting backward too much.

このように、使用者Ｈが履いている靴内に振動装置６１_Ｌ〜６４_Ｌ、振動装置６１_Ｒ〜６４_Ｒを設けることで、歩容を振動刺激によって改善できるので、実施形態１のようなヘッドフォン装置４０やモニタ装置５０等を別途設ける必要はなく、構成の簡略化を図ることができる。 As described above, since the gait can be improved by the vibration stimulation by providing the vibration devices 61 _L to 64 _L and the vibration devices 61 _R to 64 _R in the shoes worn by the user H, as in the first embodiment. It is not necessary to separately provide the headphone device 40 and the monitor device 50, and the configuration can be simplified.

また上記とは逆に、足裏の接地させたい部分に対して振動刺激を与えることで、歩容の改善を行う方法もある。 Contrary to the above, there is also a method of improving the gait by giving a vibration stimulus to the part of the sole that is to be grounded.

また、振動刺激の代わりに、ペルチェ素子等を用いた温度刺激（冷却または加熱）を使用者Ｈの足裏に与えても、上記同様の効果を得ることができる。 Further, the same effect as described above can be obtained even when a temperature stimulus (cooling or heating) using a Peltier element or the like is given to the sole of the user H instead of the vibration stimulus.

なお、上述の各実施形態における「歩行」とは、散歩やウォーキング等に加えて、ジョギングやランニング等の走行も含むものとする。 It should be noted that “walking” in the above-described embodiments includes running such as jogging and running in addition to walking and walking.

実施形態１の歩容解析システムのブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the gait analysis system of Embodiment 1. 同上の使用状態を示す図である。It is a figure which shows a use condition same as the above. 同上の使用者の足裏を示す図である。It is a figure which shows a user's sole same as the above. 同上の接地圧力の測定データを示す図である。It is a figure which shows the measurement data of the ground pressure same as the above. 同上の荷重移動パターンを示す図である。It is a figure which shows a load movement pattern same as the above. 同上の改善内容を提示する画像を示す図である。It is a figure which shows the image which shows the improvement content same as the above. 実施形態２の歩容解析システムのブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the gait analysis system of Embodiment 2. 同上の使用者の足裏を示す図である。It is a figure which shows a user's sole same as the above.

Explanation of symbols

１０_Ｌ，１０_Ｒ圧力検出部
２０_Ｌ，２０_Ｒ無線通信部
１１_Ｌ〜１４_Ｌ，１１_Ｒ〜１４_Ｒ圧力センサ
３０コントローラ
３０１無線受信部
３０２歩容解析部
３０３改善情報生成部
３０４音声情報送信部
３０５画像情報送信部
４０ヘッドフォン装置
５０モニタ装置 10 _L, 10 _R pressure detection unit 20 _L, 20 _R wireless communication unit _{_{_{11 L ~14 L, 11 R ~14}}} R pressure sensor 30 controller 301 radio reception unit 302 gait analysis unit 303 improvement information generating unit 304 voice information transmission unit 305 Image information transmission unit 40 Headphone device 50 Monitor device

Claims

Pressure detecting means for detecting the ground pressure at a plurality of positions on the sole of the user over time;
A step that calculates the load center of the sole based on changes in the contact pressure detected at multiple positions on the sole, generates a time course of the load center on the sole, and analyzes the user's gait. And a capacity analysis means ,
A gait analysis system is characterized in that a gait analysis means sets a plurality of regions divided from the heel of the sole to the toe direction, and generates a time length in which each load center is present as an analysis result. .

In order to improve the user's gait by storing in advance the norm analysis result when the user's gait is good and comparing the stored norm analysis result with the analysis result of the gait analyzing means. Improvement information generating means for generating the information of
Improvement information output means for outputting information generated by the improvement information generation means;
The gait analysis system according to claim 1, further comprising:

The improvement information output means gives a stimulus to the user's foot, and the improvement information generation means generates a control signal for controlling the operation of the improvement information output means, thereby improving the user's gait. The gait analysis system according to claim 2, wherein a stimulus that changes in a certain direction is applied to the sole of the user.