特許ウォッチ

公開番号2024173319
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091663
出願日2023-06-02
発明の名称歩行姿勢の解析装置、方法並びにプログラム
出願人花王株式会社
代理人弁理士法人アテンダ国際特許事務所
主分類A61B 5/11 20060101AFI20241205BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】被験者の歩行中の姿勢を簡便且つ廉価に解析する。
【解決手段】歩行姿勢解析装置100は、加速度データ取得部110と、取得した加速度データを被験者の一方の足に係る第1歩行周期に区分するとともに他方の足に係る第2歩行周期とに区分し、第1歩行周期及び第2歩行周期がそれぞれ右足に係る歩行周期であるかを判定する歩行周期判定部130と、予め算出された重回帰モデルを用いて、右足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における右半身の関節の角度データである右側関節角度データを算出するとともに、左足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における左半身の関節の角度データである左側関節角度データを算出する歩行姿勢解析部140とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
加速度センサにより計測された歩行中の被験者の加速度データを取得する加速度データ取得部と、
取得した加速度データを被験者の一方の足が接地してから当該一方の足が次に接地するまでの歩行周期である第１歩行周期に区分するとともに被験者の他方の足が接地してから当該他方の足が次に接地するまでの歩行周期である第２歩行周期とに区分し、第１歩行周期及び第２歩行周期がそれぞれ右足に係る歩行周期であるか或いは左足に係る歩行周期であるかを判定する歩行周期判定部と、
予め算出された重回帰モデルを用いて、右足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における右半身の関節の角度データである右側関節角度データを算出するとともに、左足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における左半身の関節の角度データである左側関節角度データを算出する歩行姿勢解析部とを備えた
ことを特徴とする歩行姿勢の解析装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記重回帰モデルは、予め取得したモデル算出用の加速度データを主成分分析して得られたＮ次元（Ｎ：自然数）の主成分を説明変数とし、前記モデル算出用の加速度データに対応するモデル算出用の右側関節角度データ又は左側関節角度データを主成分分析して得られたＭ次元（Ｍ：自然数）の主成分を目的変数として予め算出された
ことを特徴とする請求項１記載の歩行姿勢の解析装置。
【請求項３】
前記加速度データの主成分分析は、１歩行周期内の各計測時における複数の軸の各加速度データからなるデータ群を観測変数とし、
前記加速度データの主成分分析は、１歩行周期内の各計測時における複数の関節についての複数の方向からみた各関節の各角度データからなるデータ群を観測変数とする
ことを特徴とする請求項２記載の歩行姿勢の解析装置。
【請求項４】
前記歩行周期判定部は、第１歩行周期又は第２歩行周期内の所定の時間区間内における、歩行方向に対して左右方向の加速度データの平均値に基づき、当該第１歩行周期又は第２歩行周期が右足に係る歩行周期であるか或いは左足に係る歩行周期であるかを判定する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の歩行姿勢の解析装置。
【請求項５】
コンピュータを用いて歩行姿勢を解析する方法であって、
加速度センサにより計測された歩行中の被験者の加速度データを取得するステップと、
取得した加速度データを被験者の一方の足が接地してから当該一方の足が次に接地するまでの歩行周期である第１歩行周期に区分するとともに被験者の他方の足が接地してから当該他方の足が次に接地するまでの歩行周期である第２歩行周期とに区分し、第１歩行周期及び第２歩行周期がそれぞれ右足に係る歩行周期であるか或いは左足に係る歩行周期であるかを判定するステップと、
予め算出された重回帰モデルを用いて、右足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における右半身の関節の角度データである右側関節角度データを算出するとともに、左足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における左半身の関節の角度データである左側関節角度データを算出するステップとを備えた
ことを特徴とする歩行姿勢の解析方法。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１に記載の歩行姿勢の解析装置として機能させる
ことを特徴とする歩行姿勢の解析プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩行中の姿勢、より具体的には歩行者の歩行中の関節角度を解析する技術に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、歩行中の姿勢、より具体的には歩行中の関節角度を可視化して分析等を行うために、モーションキャプチャにより人体の骨格モデルを用いた歩行姿勢の記録・解析が行われている。モーションキャプチャ技術としては、マーカーを被験者の関節やその他の部位に取り付け、このマーカーを複数のカメラで撮影し、このマーカーの移動軌跡から被験者の歩行姿勢を検出する。しかし、このモーションキャプチャ技術では、被験者にマーカーを取り付ける必要があるため、計測に手間や時間がかかり利便性が悪いという問題がある。
【０００３】
そこで、マーカーレスのモーションキャプチャ技術が登場している（特許文献１参照）。このモーションキャプチャ技術では、深度情報が含まれる画像を撮影可能な３Ｄカメラを用い、この３Ｄカメラで撮影した画像に基づき歩行中の骨格情報を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－６１９１０号公報
特許第６１１１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のものでは、３Ｄカメラという高価な装置が必要であるという問題がある。また、特許文献１に記載のものでは、被験者とは別に撮影者が必要である、或いは、撮影者を用意できない場合には三脚等が必要であるなど計測に広い空間と手間が必要であるという問題もある。
【０００６】
一方、特許文献２には、加速度センサの検知データに基づき歩行姿勢を検出する技術が記載されている。加速度センサは廉価であり、近年広く普及しているスマートフォンなどの携帯機器に内蔵されていることが多い。また、加速度センサを被験者に装着して計測するので、撮影のための空間も不要である。このため、上述した特許文献１における問題点は解決する。しかしながら、そもそも特許文献２に記載のものは、検出する歩行姿勢として「重心位置の偏り」を算出するものであり、歩行中の関節角度を検出することはできない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被験者の歩行中の姿勢を簡便且つ廉価に解析することができる装置、方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る歩行姿勢の解析装置は、加速度センサにより計測された歩行中の被験者の加速度データを取得する加速度データ取得部と、取得した加速度データを被験者の一方の足が接地してから当該一方の足が次に接地するまでの歩行周期である第１歩行周期に区分するとともに被験者の他方の足が接地してから当該他方の足が次に接地するまでの歩行周期である第２歩行周期とに区分し、第１歩行周期及び第２歩行周期がそれぞれ右足に係る歩行周期であるか或いは左足に係る歩行周期であるかを判定する歩行周期判定部と、予め算出された重回帰モデルを用いて、右足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における右半身の関節の角度データである右側関節角度データを算出するとともに、左足に係る歩行周期における加速度データから当該歩行周期における左半身の関節の角度データである左側関節角度データを算出する歩行姿勢解析部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被験者の歩行中の加速度データに基づき歩行中の姿勢を解析する。この加速度データは加速度センサにより容易且つ廉価に取得することができる。したがって、被験者の歩行中の姿勢を簡便且つ廉価に解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
歩行姿勢の解析装置の機能ブロック図
歩行姿勢の解析装置の動作を説明するフローチャート
計測した加速度データの一例
合計加速度データの一例
踵接地タイミングを説明する図
奇数フェーズの第１歩行周期と偶数フェーズの第２歩行周期への区分けを説明する図
加速度データの標準化処理及び平均化処理を説明する図
歩行周期の左右判定を説明する図
平均化加速度データの一例
平均化関節角度データの一例
歩行姿勢解析部の処理を説明する図
関節角度データを可視化した画像の一例
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許