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JP5301807B2 - Sole pressure measuring device and action posture discrimination method - Google Patents
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JP5301807B2 JP2007282302A JP2007282302A JP5301807B2 JP 5301807 B2 JP5301807 B2 JP 5301807B2 JP 2007282302 A JP2007282302 A JP 2007282302A JP 2007282302 A JP2007282302 A JP 2007282302A JP 5301807 B2 JP5301807 B2 JP 5301807B2
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Description

本発明は、靴に中敷として装着して足底に加わる足底荷重を計測する足底圧計測装置、及び足底荷重に基づいて、各時点における被験者の状態が座位状態、立位状態、又は歩行状態の何れであるかを判別する行動姿勢判別方法に関する。   The present invention is based on a plantar pressure measuring device that measures the plantar load applied to the sole by wearing it as an insole on the shoe, and based on the plantar load, the state of the subject at each time point is the sitting state, the standing state, The present invention also relates to a behavior posture determination method for determining whether the state is a walking state.

職業性の腰痛などの筋骨格系障害の原因を調査する場合、一般には、被験者の作業中の動作や姿勢をビデオに撮影する方法、OWAS(Ovako Working Posture Analysing System)法(非特許文献1,2参照)のように一定時間ごとに動作姿勢を記録する方法、又は筋電図を測定する方法などが採られる。これらの方法は、被験者が短時間の繰り返し作業を行う場合には容易に行うことが可能である。しかし、被験者が長時間に渡って多種の作業を行うような場合には、これらの方法で調査を行うのは困難である。そこで、作業者の靴の中敷に圧力センサを組み込み、足底荷重を連続測定する足底圧計測装置が使用される。   When investigating the cause of musculoskeletal disorders such as occupational low back pain, generally, a method of taking a video of movements and postures of subjects during work, OWAS (Ovako Working Posture Analyzing System) method (Non-patent Document 1, 2), a method of recording a movement posture at regular intervals, a method of measuring an electromyogram, or the like. These methods can be easily performed when the subject repeats the work for a short time. However, it is difficult to investigate by these methods when the subject performs various tasks for a long time. Therefore, a plantar pressure measuring device is used that incorporates a pressure sensor into the insole of an operator's shoe and continuously measures the plantar load.

足底圧計測装置は、その計測方法により、圧力検出センサを床に設置して計測する空間式設置計測法と、靴などの履物自体がセンサで構成され被測定者の足に直接装着する身体装着計測法とに大別される。このうち空間式設置計測法は、装置が大がかりであり、被験者が行動できる範囲も極めて限定されるため、上述のような調査目的には適さない。   The plantar pressure measuring device is based on a spatial installation measurement method in which a pressure detection sensor is installed on the floor and measures the body, and the footwear itself such as shoes is composed of a sensor and is directly attached to the subject's foot. It is roughly divided into wearing measurement methods. Among these, the spatial installation measurement method is not suitable for the above-described investigation purpose because the apparatus is large and the range in which the subject can act is extremely limited.

身体装着計測法で足底圧分布を計測する機器は、インソール(insole)型、すなわちインソール(中底)に足底圧力を検出するセンサを組み込んだものが一般的である。足底圧力を検出するセンサとしては、インクで着色し発色の度合いで足底圧を計測するプレスケール、電極を行と列の格子状に配置しその交点の抵抗値から足底圧を計測する走査型、及び小型の圧力センサをインソール内に分布させた分布型の3種類に大別される(非特許文献3)。   A device for measuring the sole pressure distribution by the body wearing measurement method is generally an insole type, that is, a device in which a sensor for detecting the sole pressure is incorporated in the insole (insole). Sensors that detect plantar pressure include a prescale that measures the plantar pressure based on the degree of coloration that is colored with ink, and measures plantar pressure from the resistance value at the intersection of electrodes arranged in a grid of rows and columns There are roughly three types: a scanning type and a distributed type in which small pressure sensors are distributed in an insole (Non-patent Document 3).

プレスケールは、圧力特性が測定可能な極薄発色層が均一に塗布されたフィルムである。フィルム内には無色染料が封入された多数のマイクロカプセルが均一に分布している。圧力が加わるとこのマイクロカプセルが破壊されて無色染料が放出され、外部の顕色剤と反応して発色する。従って、発色濃度から足底圧を検出することができる。しかしながら、プレスケールは、1回限りの測定でインソールを交換する必要があるため、長期間に亘る連続的な足底圧の計測に使用することはできない。   The prescale is a film in which an ultrathin coloring layer capable of measuring pressure characteristics is uniformly applied. A large number of microcapsules in which a colorless dye is encapsulated are uniformly distributed in the film. When pressure is applied, the microcapsules are destroyed, colorless dyes are released, and color reacts with an external developer. Therefore, the plantar pressure can be detected from the color density. However, the prescale cannot be used for continuous plantar pressure measurement over a long period of time because the insole needs to be replaced by a one-time measurement.

一方、走査型と分布型の足底圧計測装置は、足底圧が電気信号として出力されるため、連続的な足底圧の計測に適用することが可能である。   On the other hand, since the plantar pressure is output as an electrical signal, the scanning and distributed plantar pressure measuring devices can be applied to continuous plantar pressure measurement.

走査型又は分布型の従来の足底圧計測装置としては、特許文献1〜3に記載のものが公知である。   As conventional scanning or distribution type plantar pressure measuring devices, those described in Patent Documents 1 to 3 are known.

特許文献1には、対象者の足裏の所定部位に作用する圧力の時間変化を検出して足圧検出信号を出力する足圧センサ部と、前記対象者の現在位置を検出して現在位置情報を出力する位置検出部と、前記足圧検出信号及び前記現在位置情報を記憶する記憶手段と、を収納した履物で構成された生体情報収集装置が記載されている。   Patent Document 1 discloses a foot pressure sensor unit that detects a temporal change in pressure acting on a predetermined part of a subject's sole and outputs a foot pressure detection signal, and detects the current position of the subject and detects the current position. There is described a biological information collecting apparatus composed of footwear in which a position detection unit that outputs information and a storage unit that stores the foot pressure detection signal and the current position information are stored.

特許文献2には、足底部に複数の3分力荷重センサが配設された荷重センサ付き靴が記載されている。   Patent Document 2 describes a shoe with a load sensor in which a plurality of three-component force load sensors are arranged on the sole.

特許文献3には、被検体の足底に分散して取り付けられ、前記足底の部分荷重に対応してそれぞれ静電容量が変化する複数の可変容量式圧力センサと、これら複数の可変容量式圧力センサの極板間に得られる前記部分荷重に対応する電気信号を、時分割光信号に変換して伝送する光信号伝送器と、この光信号伝送器からの時分割光信号を受光し、前記部分荷重及びその荷重位置に対応した電気信号を出力する受光装置と、この受光装置から出力される電気信号に基づいて、歩行状態の解析を行う演算装置とを有する歩行因子解析装置が記載されている。   In Patent Document 3, there are a plurality of variable capacitance pressure sensors that are dispersedly attached to the sole of the subject and whose capacitance changes in accordance with the partial load of the sole, and the plurality of variable capacitance pressure sensors. An optical signal transmitter that converts the electric signal corresponding to the partial load obtained between the electrode plates of the pressure sensor into a time-division optical signal and transmits it, and receives the time-division optical signal from this optical signal transmitter, A walking factor analyzer having a light receiving device that outputs an electric signal corresponding to the partial load and the load position, and an arithmetic device that analyzes a walking state based on the electric signal output from the light receiving device is described. ing.

また、計測された足底圧データの記録は、無線により被験者の腰等に装着された外部記録装置に転送して記録する無線式や、データロガーに記録するデータロガー式のものが広く用いられている(非特許文献3参照)。
特開2004−305469号公報 特開2005−214850号公報 特開平2−55045号公報 Karhu O, et al. Correcting working postures in industry : A practical method or analysis. Applied Ergonomics 1977,8;199-201. Stoffert G. Analyse und Einstufung von Korperhaltungen bei der Arbeit nach der OWAS-Methode. Zeitschrift fur Arbeitwissenschaft 1985,1;31-38. 松田拓也,「足底圧計測装置による床反力,及び下肢関節モーメントの推定」,高知工科大学大学院 平成14年度修士論文,[online]、2003年,高知工科大学附属情報図書館、[平成19年10月1日検索],インターネット<http://www.kochi-tech.ac.jp/library/ron/2002/g5/M/1055063.pdf>
In addition, the measured plantar pressure data is widely recorded in a wireless type in which data is transferred to an external recording device attached to the subject's waist or the like, and a data logger type in which data is recorded in a data logger. (See Non-Patent Document 3).
JP 2004-305469 A JP 2005-214850 A Japanese Patent Laid-Open No. 2-55045 Karhu O, et al. Correcting working postures in industry: A practical method or analysis. Applied Ergonomics 1977,8; 199-201. Stoffert G. Analyze und Einstufung von Korperhaltungen bei der Arbeit nach der OWAS-Methode. Zeitschrift fur Arbeitwissenschaft 1985,1; 31-38. Takuya Matsuda, “Estimation of floor reaction force and lower limb joint moments using plantar pressure measuring device”, Kochi University of Technology Graduate School 2002 Master thesis, [online], 2003, Kochi University of Technology Information Library, [2007 Search October 1], Internet <http://www.kochi-tech.ac.jp/library/ron/2002/g5/M/1055063.pdf>

上記従来の足底圧計測装置は、被験者の足底圧そのもののデータを計測し収集することを主な目的としており、検査期間中の被験者の動作や姿勢は、収集された計測データを後にコンピュータに取り込んでから、コンピュータで解析する。   The above-mentioned conventional plantar pressure measuring device is mainly intended to measure and collect data of the subject's plantar pressure itself, and the movement and posture of the subject during the examination period can be obtained by using the collected measurement data later on the computer. And then analyze with a computer.

しかしながら、長期間に亘って被験者の作業中の足底圧のデータを収集するとなると、そのデータ量は膨大となる。したがって、足底圧データの記録のために非常に大容量のデータロガー等が必要となり、記録装置自体のサイズが大きくなるとともに高価となる。身体装着計測法で足底圧分布を計測する足底圧計測装置は、被験者が常に装着するものであるため、できる限り計量で小型なものが好ましく、でき得ればすべての計測機器がインソール内に収まっている方が好ましい。しかし、記録装置のサイズが大きければ、記録装置をインソール内に収めることが困難となる。   However, if data on the plantar pressure during the work of the subject is collected over a long period of time, the amount of data becomes enormous. Therefore, a very large-capacity data logger or the like is required for recording plantar pressure data, which increases the size and cost of the recording apparatus itself. The plantar pressure measuring device that measures the plantar pressure distribution by the body-worn measurement method is always worn by the subject, so it is preferable to measure it as small as possible, and if possible, all measuring devices should be in the insole. It is preferable to be within the range. However, if the size of the recording device is large, it is difficult to fit the recording device in the insole.

そこで、本発明の目的は、長期間に亘って被験者の作業中の動作や姿勢を検査する場合でも、小型のデータ記録装置により計測データを記録・収集することができる足底圧計測装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a plantar pressure measuring device capable of recording and collecting measurement data with a small data recording device even when examining a motion and posture of a subject during work for a long period of time. There is to do.

足底圧計測装置に係る本発明の第1の構成は、足裏形状の厚みのあるインソールと、
前記インソールの所定位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する一乃至複数の荷重センサと、
前記インソールに一体的に具設されたデータロガーと、
前記インソールに一体的に具設された電池と、
を備えた足底圧計測装置であって、
前記第1の荷重センサが出力する荷重値の、所定の微小時間内ΔTにおける荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出する代表値演算手段と、
前記最大値Lmax及び前記平均値Lmeanをそのまま又は所定のアルゴリズムで変換した後、前記データロガーに保存するデータ蓄積手段と、を備えたことを特徴とする。
A first configuration of the present invention relating to a plantar pressure measuring device includes a sole-shaped thick insole,
One or more load sensors disposed at a predetermined position of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A data logger provided integrally with the insole;
A battery provided integrally with the insole;
A plantar pressure measuring device comprising:
Representative value calculating means for calculating the maximum value L max and the average value L mean of the load value in a predetermined minute time ΔT of the load value output from the first load sensor;
Data storage means for storing the maximum value L max and the average value L mean as they are or after converting them by a predetermined algorithm, and storing the data in the data logger.

この構成によれば、代表値演算手段が、所定の微小時間毎に、第1の荷重センサが出力する荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出し、データ蓄積手段は、この最大値Lmax及び平均値Lmeanをそのまま又は所定のアルゴリズムで変換した後、データロガーに保存するため、荷重値をそのままデータロガーに記録する従来方式に比べて大幅にデータ量が減少する。従って、長期間に亘って被験者の作業中の動作や姿勢を検査する場合でも、小型のデータロガーにより計測データを記録・収集することができる。 According to this configuration, the representative value calculating means calculates the maximum value L max and the average value L mean of the load values output from the first load sensor every predetermined minute time, and the data storage means Since the value L max and the average value L mean are converted as they are or after being converted by a predetermined algorithm and stored in the data logger, the data amount is greatly reduced as compared with the conventional method in which the load value is recorded in the data logger as it is. Therefore, measurement data can be recorded and collected by a small data logger even when a test subject's operation and posture are examined over a long period of time.

また、最大値Lmax及び平均値Lmeanを所定のアルゴリズムで変換してデータロガーに保存するようにすれば、更に必要な情報のみを抽出することができるとともに、足底荷重による動作や姿勢の解析などのデータ処理も同時に行われるため、データロガーの記憶容量を減らせると同時に、後のデータ処理も容易にすることができる。 Further, if the maximum value L max and the average value L mean are converted by a predetermined algorithm and stored in the data logger, only necessary information can be extracted, and the motion and posture of the foot load can be extracted. Since data processing such as analysis is also performed at the same time, the storage capacity of the data logger can be reduced, and at the same time, subsequent data processing can be facilitated.

足底圧計測装置に係る本発明の第2の構成は、前記第1の構成において、前記荷重センサとして、
前記インソールの踵骨下部位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第1の荷重センサと、
前記インソールの第1中足骨遠位下部に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第2の荷重センサと、
前記インソールの第5中足骨遠位下部に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第3の荷重センサと、
を備え、
前記代表値演算手段は、前記各荷重センサが出力する荷重値に基づき、前記所定の微小時間ΔT内における荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出するものであり、
前記データ蓄積手段は、前記各最大値Lmax及び前記各平均値Lmeanをそのまま又は所定のアルゴリズムで変換した後、前記データロガーに保存するものであることを特徴とする。
The second configuration of the present invention related to the plantar pressure measuring device is the load sensor according to the first configuration.
A first load sensor disposed at a lower rib position of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A second load sensor disposed at a distal lower portion of the first metatarsal of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A third load sensor disposed at a distal lower portion of the fifth metatarsal of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
With
The representative value calculating means calculates a maximum value L max and an average value L mean of the load value within the predetermined minute time ΔT based on the load value output by each load sensor,
The data storage means stores each maximum value L max and each average value L mean as they are or after converting them by a predetermined algorithm, and then stores them in the data logger.

インソールの踵骨下部位置は、足底荷重が最も集中して加わる位置であり、この位置に第1の荷重センサを配置することによって、精度よく足底荷重の検出を行うことができる。また、インソールの第1中足骨遠位下部及び第5中足骨遠位下部は、踵骨下部に次いで足底荷重が集中して加わる位置であり、この位置にも第2、第3の荷重センサを配置することによって、より精度よく足底荷重の検出を行うことができる。   The position of the insole lower part of the rib is a position where the plantar load is applied most concentratedly, and the plantar load can be detected with high accuracy by arranging the first load sensor at this position. In addition, the first metatarsal distal lower portion and the fifth metatarsal distal lower portion of the insole are positions where the plantar load is concentrated after the lower rib, and the second, third, By arranging the load sensor, the sole load can be detected with higher accuracy.

ここで、「荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmean」としては、各荷重センサによって検出される荷重値の最大値及び平均値の和又は平均を用いることができる。 Here, as the “maximum load value L max and average value L mean ”, the sum or average of the maximum and average load values detected by each load sensor can be used.

足底圧計測装置に係る本発明の第3の構成は、前記第1又は2の構成において、前記データ蓄積手段は、
前記各微小時間ΔTにおいて、所定の歩行判別閾値α及び座位判別閾値αに対して、
(a)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値α以上の場合には歩行状態、
(b)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値α以上の場合には立位状態、
(c)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値αよりも小さい場合には座位状態、
であると判別する状態判別手段と、
所定の更新時間ごとに、前記状態判別手段により判別される前記歩行状態、前記座位状態、前記立位状態の各状態の積算時間Tw,i,Ts,i,Te,iを算出し、これらを前記データロガーに保存された各状態の積算時間T,T,Tに加えて、前記データロガーに保存された当該積算時間T,T,Tの更新を行う積算時間更新手段と、を備えたことを特徴とする。
According to a third configuration of the present invention relating to a plantar pressure measuring device, in the first or second configuration, the data storage unit includes:
In each minute time ΔT, with respect to a predetermined walking determination threshold α w and sitting position determination threshold α s ,
(A) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is not less than the walking determination threshold value α w ,
(B) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is equal to or greater than the sitting position determination threshold value α s ,
(C) a sitting state when a difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is smaller than the sitting position determination threshold value α s ;
State determining means for determining that
Accumulated times T w, i , T s, i , Te, i of the states of the walking state, the sitting state, and the standing state determined by the state determining unit are calculated for each predetermined update time. , integrating these in addition to the integration time T w of each state stored in the data logger, T s, T e, updating of the stored in the data logger was the integration time T w, T s, T e And a time update means.

この構成によれば、最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差を閾値判別することによって、歩行状態と座位又は立位状態とを高い精度で判別することができる。また、座位又は立位状態と判別されたものについては、平均値Lmeanを閾値判別することによって、座位状態と立位状態とを高い精度で判別することができる。
また、各荷重センサにおいて計測された足底荷重のデータは、歩行状態、座位状態、立位状態の各状態の積算時間T,T,Tとしてデータロガーに保存されるため、長期間に亘って被験者の作業中の動作や姿勢を検査する場合でも、計測データのデータ量がデータロガーの記憶容量をオーバーフローすることがない。また、収集される積算時間T,T,Tにより、被験者の作業中の動作や姿勢の状況を容易に知ることができる。
According to this configuration, by determining the difference between the maximum value L max and the average value L mean as a threshold value, the walking state and the sitting or standing state can be determined with high accuracy. In addition, with respect to what is determined to be the sitting position or the standing position, the sitting position and the standing position can be determined with high accuracy by determining the average value L mean as a threshold value.
Further, the data of the paw sole load measured at the load sensors, the walking state, the stored locus state, the integration time T w of the states in upright position, T s, as T e to the data logger, a long period of time Even when examining the motion and posture of the subject during the work, the data amount of the measurement data does not overflow the storage capacity of the data logger. In addition, the integration time T w that is collected, T s, by the T e, it is possible to easily know the status of the behavior and attitude in the work of the subject.

また、行動姿勢判別方法に係る本発明は、足裏形状の厚みのあるインソールと、前記インソールの所定位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する一乃至複数の荷重センサと、を備えた足底圧計測装置を被験者の靴内に装着し、被験者が行動する際に前記荷重センサによって検出される荷重値に基づいて、各時点における被験者の状態が座位状態、立位状態、又は歩行状態の何れであるかを判別する行動姿勢判別方法であって、
前記第1の荷重センサが出力する荷重値の所定の微小時間ΔT内における荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを演算する代表値算出ステップと、
前記各微小時間ΔTにおいて算出される最大値Lmax及び平均値Lmeanについて、所定の歩行判別閾値α及び座位判別閾値αに対して、
(a)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値α以上の場合には歩行状態、
(b)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値α以上の場合には立位状態、
(c)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値αよりも小さい場合には座位状態、
であると判別する状態判別ステップと、
を有することを特徴とする。

In addition, the present invention relating to the behavior posture determination method includes an insole having a foot-shaped thickness, and one or more load sensors that are disposed at predetermined positions of the insole and detect a load value applied to the position of the insole. A plantar pressure measuring device equipped in the shoe of the subject, and based on the load value detected by the load sensor when the subject acts, the state of the subject at each time point is the sitting state, the standing position A behavior posture determination method for determining whether a state or a walking state,
A representative value calculating step of calculating a maximum value L max and an average value L mean of the load value within a predetermined minute time ΔT of the load value output by the first load sensor;
With respect to the maximum value L max and the average value L mean calculated in each minute time ΔT, with respect to a predetermined walking determination threshold value α w and sitting position determination threshold value α s ,
(A) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is not less than the walking determination threshold value α w ,
(B) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is equal to or greater than the sitting position determination threshold value α s ,
(C) a sitting state when a difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is smaller than the sitting position determination threshold value α s ;
A state determination step for determining that
It is characterized by having.

この構成によれば、最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差を閾値判別することによって、歩行状態と座位又は立位状態とを高い精度で判別することができる。また、座位又は立位状態と判別されたものについては、平均値Lmeanを閾値判別することによって、座位状態と立位状態とを高い精度で判別することができる。 According to this configuration, by determining the difference between the maximum value L max and the average value L mean as a threshold value, the walking state and the sitting or standing state can be determined with high accuracy. In addition, with respect to what is determined to be the sitting position or the standing position, the sitting position and the standing position can be determined with high accuracy by determining the average value L mean as a threshold value.

以上のように、本発明によれば、代表値演算手段が、所定の微小時間毎に、第1の荷重センサが出力する荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出し、データ蓄積手段は、この最大値Lmax及び平均値Lmeanをそのまま又は所定のアルゴリズムで変換した後、データロガーに保存するため、荷重値をそのままデータロガーに記録する従来方式に比べて大幅にデータ量が減少する。従って、長期間に亘って被験者の作業中の動作や姿勢を検査する場合でも、小型のデータロガーにより計測データを記録・収集することができる。 As described above, according to the present invention, the representative value calculation means calculates the maximum value L max and the average value L mean of the load values output from the first load sensor for each predetermined minute time, and accumulates data. The means stores the maximum value L max and the average value L mean as they are or after they are converted by a predetermined algorithm, and then saves them in the data logger. Decrease. Therefore, measurement data can be recorded and collected by a small data logger even when a test subject's operation and posture are examined over a long period of time.

また、最大値Lmax及び平均値Lmeanを所定のアルゴリズムで変換してデータロガーに保存するようにすれば、更に必要な情報のみを抽出することができるとともに、足底荷重による動作や姿勢の解析などのデータ処理も同時に行われるため、データロガーの記憶容量を減らせると同時に、後のデータ処理も容易にすることができる。 Further, if the maximum value L max and the average value L mean are converted by a predetermined algorithm and stored in the data logger, only necessary information can be extracted, and the motion and posture of the foot load can be extracted. Since data processing such as analysis is also performed at the same time, the storage capacity of the data logger can be reduced, and at the same time, subsequent data processing can be facilitated.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る足底圧計測装置の外観図である。足底圧計測装置1は、インソール2、荷重センサ3,4,5、組込回路6、電源部7、データロガー8、及びレベルシフタ回路9を備えている。尚、図1では、組込回路6とデータロガー8は同じ位置に重なって配置されている。   FIG. 1 is an external view of a plantar pressure measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The plantar pressure measuring device 1 includes an insole 2, load sensors 3, 4, 5, a built-in circuit 6, a power supply unit 7, a data logger 8, and a level shifter circuit 9. In FIG. 1, the built-in circuit 6 and the data logger 8 are arranged so as to overlap each other.

インソール2は、足裏形状の厚みのある弾性部材により構成されている。インソール2は、靴内の底板として被験者の靴に装着される。   The insole 2 is composed of a thick elastic member having a sole shape. The insole 2 is attached to a subject's shoe as a bottom plate in the shoe.

荷重センサ3,4,5は、インソール2の特定の位置に加わる荷重(以下「足底荷重」という。)を検出する圧力センサである。荷重センサ3,4,5は、それぞれ、インソール2の踵骨下部位置、第1中足骨遠位下部、第5中足骨遠位下部に配設されている。荷重センサ3,4,5としては、例えば、ロードセルや、作用する圧力が大きくなると感圧導電ゴムと電気抵抗とを電源−接地間に直列接続し前記感圧導電ゴムと電気抵抗との分圧電圧により足底荷重を検出するセンサなどを使用することができる。   The load sensors 3, 4, and 5 are pressure sensors that detect a load applied to a specific position of the insole 2 (hereinafter referred to as “foot load”). The load sensors 3, 4, and 5 are respectively disposed at the lower rib position, the first distal metatarsal lower part, and the fifth metatarsal distal lower part of the insole 2. As the load sensors 3, 4, and 5, for example, a load cell or a pressure-sensitive conductive rubber and an electric resistance are connected in series between a power source and a ground when an applied pressure increases, and a partial pressure of the pressure-sensitive conductive rubber and the electric resistance is obtained. A sensor or the like that detects the sole load based on the voltage can be used.

レベルシフタ回路9は、各荷重センサ3,4,5から出力される足底荷重の検出信号の信号レベルを変換する回路である。   The level shifter circuit 9 is a circuit that converts the signal level of the sole load detection signal output from each of the load sensors 3, 4, and 5.

組込回路6は、荷重センサ3,4,5が出力する足底荷重のデータ処理を行う回路である。組込回路6の詳細については後述する。データロガー8は、荷重センサ3,4,5で検出された足底荷重を組込回路6がデータ処理して生成される計測データを記憶する記憶装置である。電源部7は、荷重センサ3,4,5、組込回路6、及びデータロガー8に電力を供給する回路であり、電池15と給電回路16とで構成されている(図2参照)。ここでは、電池15にはリチウムイオン電池を使用している。   The built-in circuit 6 is a circuit that performs data processing of the sole load output from the load sensors 3, 4, and 5. Details of the built-in circuit 6 will be described later. The data logger 8 is a storage device that stores measurement data generated by the built-in circuit 6 performing data processing on the sole load detected by the load sensors 3, 4, and 5. The power supply unit 7 is a circuit that supplies power to the load sensors 3, 4, 5, the built-in circuit 6, and the data logger 8, and includes a battery 15 and a power feeding circuit 16 (see FIG. 2). Here, a lithium ion battery is used as the battery 15.

図2は、足底圧計測装置1の機能構成を表すブロック図である。図2において、荷重センサ3,4,5、組込回路6、電源部7、データロガー8、及びレベルシフタ回路9は図1のものと同様である。組込回路6は、インタフェース回路11、代表値算出部12、状態判別部13、及び積算時間更新部14を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the plantar pressure measuring apparatus 1. In FIG. 2, load sensors 3, 4, 5, built-in circuit 6, power supply unit 7, data logger 8, and level shifter circuit 9 are the same as those in FIG. 1. The built-in circuit 6 includes an interface circuit 11, a representative value calculation unit 12, a state determination unit 13, and an accumulated time update unit 14.

インタフェース回路11は、各荷重センサ3,4,5と組込回路6との間の通信を行う回路である。代表値算出部12は、各荷重センサ3,4,5が出力する足底荷重のデータに基づき、所定の微小時間ΔT内における足底荷重の最大値及び平均値をそれぞれ算出する。   The interface circuit 11 is a circuit that performs communication between the load sensors 3, 4, 5 and the built-in circuit 6. The representative value calculation unit 12 calculates the maximum value and the average value of the sole load within a predetermined minute time ΔT based on the sole load data output from the load sensors 3, 4, 5.

以下、荷重センサ3,4,5が時刻tに出力する足底荷重のデータを、それぞれw(t),w(t),w(t)と記す。また、時刻t〜t+ΔTにおけるw(t)(i=1,2,3)の最大値及び平均値をそれぞれLmax,i(t)及びLmean,i(t)と記す。また、Lmax,i(t)及びLmean,i(t)を各荷重センサに関して平均した値をLmax,ave(t)及びLmean,ave(t)と記す。 Hereinafter, the plantar load data output by the load sensors 3, 4, and 5 at time t will be referred to as w 1 (t), w 2 (t), and w 3 (t), respectively. The time t k ~t k + ΔT in w i (t) (i = 1,2,3) the maximum value and the average value of each L max of, i (t k) and L mean, and i (t k) I write. Further, it referred L max, i (t k) and L mean, i the average value for each load sensor (t k) L max, ave (t k) and L mean, and ave (t k).

状態判別部13は、各時間区間(t,t+ΔT)において、Lmax,i(t)及びLmean,i(t)を閾値判定することによって、その時間区間における被験者の状態を、歩行状態、座位状態、立位状態のいずれかの状態に判別する。積算時間更新部14は、歩行状態、座位状態、立位状態の各状態の積算時間Tai,Tbi,Tciを算出し、これらをデータロガー8に保存された各状態の積算時間T,T,Tに加え、データロガー8に保存された積算時間T,T,Tの更新を行う。 The state determination unit 13 determines the threshold of L max, i (t k ) and L mean, i (t k ) in each time interval (t k , t k + ΔT), thereby determining the state of the subject in that time interval. Are determined as one of a walking state, a sitting state, and a standing state. The accumulated time update unit 14 calculates accumulated times T ai , T bi , T ci for each state of the walking state, the sitting state, and the standing state, and these are accumulated times T a stored in the data logger 8. , T b , T c , the accumulated times T a , T b , T c stored in the data logger 8 are updated.

また、電源部7は、電池15及び給電回路16を備えている。給電回路16は電池から供給される電圧に基づいて、各荷重センサ3,4,5、組込回路6、及びデータロガー8に供給する電源電圧を生成する回路である。   The power supply unit 7 includes a battery 15 and a power feeding circuit 16. The power supply circuit 16 is a circuit that generates a power supply voltage to be supplied to each of the load sensors 3, 4, 5, the built-in circuit 6, and the data logger 8 based on the voltage supplied from the battery.

以上のように構成された本実施例の足底圧計測装置1について、以下その動作を説明する。   The operation of the plantar pressure measuring apparatus 1 of the present embodiment configured as described above will be described below.

まず、荷重センサ3,4,5により測定される実際の足底荷重波形について説明する。実際に測定して得られたデータを図3に示す。図3は、座位、立位、歩行の各状態における足底荷重の時間変化を表す。図3のおいて、横軸は時間、縦軸は足底荷重の検出信号の計測値(単位はmV)を示す。荷重センサ3,4,5にはニッタ株式会社製のFlexiForce A201-25を使用した。また、データロガー8には、ルネサンステクノロジ株式会社製のR8C-15とアイ・オー・データ株式会社製のマイクロSDメモリ64MBを使用した。各荷重センサ3,4,5が出力する足底荷重のデータはサンプリング間隔t=0.004secでサンプリングした。図3において、横軸は時間、縦軸は荷重センサ3,4,5が出力する電圧値である。荷重センサ3,4,5が出力する電圧値は足底荷重にほぼ比例している。被験者は、体重55kgの男性であり、1分ごとに座位、立位、歩行の順に状態を変化させて測定した。図3の各時刻のデータは荷重センサ3,4,5で得られた足底荷重の最大値Lmax,i(t)及び平均値Lmean,i(t)を平均したものである。 First, the actual plantar load waveform measured by the load sensors 3, 4, and 5 will be described. The data obtained by actual measurement is shown in FIG. FIG. 3 shows temporal changes in sole load in each of the sitting position, standing position, and walking states. In FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the measurement value (unit: mV) of the sole load detection signal. FlexiForce A201-25 manufactured by Nitta Corporation was used for load sensors 3, 4 and 5. For the data logger 8, R8C-15 manufactured by Renaissance Technology Co., Ltd. and micro SD memory 64MB manufactured by IO Data Co., Ltd. were used. The plantar load data output from each of the load sensors 3, 4, and 5 was sampled at a sampling interval t s = 0.004 sec . In FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage values output from the load sensors 3, 4, and 5. The voltage value output from the load sensors 3, 4 and 5 is substantially proportional to the sole load. The test subject was a male with a weight of 55 kg, and was measured by changing the state in the order of sitting, standing and walking every minute. The data at each time in FIG. 3 is an average of the maximum value L max, i (t k ) and the average value L mean, i (t k ) of the sole load obtained by the load sensors 3, 4, 5. .

図3より、被験者が座位状態にあるときは、平均値Lmax,ave(t)及び最大値Lmean,ave(t)が小さく殆ど変化しないことが分かる。また、最大値Lmean,ave(t)の変動に比べ平均値Lmax,ave(t)の変動が遙かに小さく、殆ど変化が見られない。
被験者が立位状態にあるときは、Lmax,ave(t)及びLmean,ave(t)はある一定の値を中心に狭い幅でランダムな変動をしている。このときの変動幅は比較的小さく、Lmax,ave(t)とLmean,ave(t)との間で足底荷重及びその変動幅に大きな差異はみられない。
3 that the average value L max, ave (t k ) and the maximum value L mean, ave (t k ) are small and hardly change when the subject is in the sitting position. Further, the variation of the average value L max, ave (t k ) is much smaller than the variation of the maximum value L mean, ave (t k ), and almost no change is observed.
When the subject is in a standing position, L max, ave (t k ) and L mean, ave (t k ) vary randomly with a narrow width around a certain value. The fluctuation range at this time is relatively small, and there is no significant difference in the sole load and the fluctuation range between L max, ave (t k ) and L mean, ave (t k ).

被験者が歩行状態にあるときは、平均値Lmax,ave(t)は一定の歩行周期で変化する。このとき、平均値Lmax,ave(t)の変動の中心(時間平均値)は、立位状態の際の足底荷重の変動中心(時間平均値)とほぼ一致している。一方、最大値Lmean,ave(t)についても歩行周期で変化する変化成分が若干見られるが、平均値Lmax,ave(t)の変化に比べるとランダムである。また、最大値Lmean,ave(t)の値は、平均値Lmax,ave(t)の約2〜3倍程度であり、常に高い値を保っている。 When the subject is in a walking state, the average value L max, ave (t k ) changes at a constant walking cycle. At this time, the center (time average value) of the fluctuation of the average value L max, ave (t k ) is substantially coincident with the fluctuation center (time average value) of the sole load in the standing state. On the other hand, the maximum value L mean, ave (t k ) has some change components that change with the walking cycle, but is random compared to the change of the average value L max, ave (t k ). The maximum value L mean, ave (t k ) is about 2 to 3 times the average value L max, ave (t k ), and is always kept high.

上記図3のような実験により採取されるデータを基準データとする。この基準データについて、1秒ごとにw(t),w(t),w(t)の平均値Lmean,1(t),Lmean,2(t),Lmean,3(t)、最大値Lmax,1(t),Lmax,2(t),Lmax,3(t)を計算する。そして、これらの平均値Lmean,ave(t),Lmax,ave(t)を計算する。 The data collected by the experiment as shown in FIG. 3 is used as reference data. For this reference data, an average value L mean, 1 (t k ), L mean, 2 (t k ), L mean, of w 1 (t), w 2 (t), w 3 (t) every second . 3 (t k ), maximum values L max, 1 (t k ), L max, 2 (t k ), L max, 3 (t k ) are calculated. Then, these average values L mean, ave (t k ), L max, ave (t k ) are calculated.

更に、座位状態、立位状態、歩行状態のそれぞれの状態について、基準データLmean,ave(t),Lmax,ave(t),[Lmax,ave(t)−Lmean,ave(t)]の1分間の平均値を計算する。この1分間の平均値を、それぞれ Further, the reference data L mean, ave (t k ), L max, ave (t k ), [L max, ave (t k ) −L mean, Calculate the average value of ave (t k )] for one minute. The average value for 1 minute

と記す。また、基準データLmean,ave(t),Lmax,ave(t),[Lmax,ave(t)−Lmean,ave(t)]の1分間の標準偏差を計算する。この1分間の標準偏差を、それぞれ . Further, the standard deviation for one minute of the reference data L mean, ave (t k ), L max, ave (t k ), [L max, ave (t k ) −L mean, ave (t k )] is calculated. . The standard deviation for 1 minute

これらの基準値を用いて、実際の計測における状態判別を行う。 Using these reference values, state determination in actual measurement is performed.

実際の計測における足底荷重の計測値から、座位、立位、歩行の3状態の判別を行う場合、まず、足底荷重の計測値から、1秒ごとの最大値Lmean,ave(t)及び平均値Lmax,ave(t)を計算する。この1秒間の状態が、歩行状態であるか座位又は立位状態であるかを判別するのは、以下のような判別式を用いる。 When discriminating the three states of sitting, standing and walking from the measured value of the plantar load in actual measurement, first, from the measured value of the plantar load, the maximum value L mean, ave (t k per second) ) And the average value L max, ave (t k ). The following discriminant is used to determine whether this one-second state is a walking state or a sitting or standing state.

上記式(3)が成立する場合には、歩行状態であると判別される。それ以外の場合は、座位又は立位状態であると判別される。式(3)の右辺の判別閾値と実際のデータとの関係を図4に示す。図4のおいて、横軸は時間、(Lmax,ave−Lmean,ave)のセンサ計測値(単位はmV)を示す。 When the above formula (3) is established, it is determined that the vehicle is in a walking state. In other cases, it is determined that the patient is in the sitting or standing state. FIG. 4 shows the relationship between the discrimination threshold value on the right side of Equation (3) and actual data. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the sensor measurement value (unit: mV) of (L max, ave −L mean, ave ).

上記式(3)の判定により、座位又は立位状態であると判別された場合、次式(4)を用いて座位状態と立位状態とを判別する。   When it is determined that the sitting position or the standing state is obtained by the determination of the above expression (3), the sitting position and the standing state are determined using the following expression (4).

上記式(4)が成立する場合には、立位状態であると判別される。それ以外の場合は、座位状態であると判別される。式(4)の右辺の判別閾値と実際のデータとの関係を図5に示す。図5のおいて、横軸は時間、Lmean,aveのセンサ計測値(単位はmV)を示す。 When the above formula (4) is established, it is determined that the vehicle is in the standing position. In other cases, it is determined to be in the sitting position. FIG. 5 shows the relationship between the discrimination threshold value on the right side of Equation (4) and actual data. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, L mean, ave sensor measurement values (unit: mV).

図6は、本発明の実施例1に係る足底圧計測装置の動作を表すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the plantar pressure measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

まず最初に、被験者に対して、式(1a)(1b)(1c)(2a)(2b)(2c)に示す各基準値を予め測定し、データロガー8に記憶させておく。そして、この状態で、足底圧計測装置1を被験者の靴に装着して、計測を開始する。   First, the reference values shown in the equations (1a), (1b), (1c), (2a), (2b), and (2c) are measured in advance for the subject and stored in the data logger 8. In this state, the plantar pressure measuring device 1 is attached to the shoe of the subject and measurement is started.

ステップS1において、組込回路6は、データロガー8から式(1a)(1b)(1c)(2a)(2b)(2c)に示す各基準値を読み出す。   In step S <b> 1, the built-in circuit 6 reads the reference values shown in the equations (1a), (1 b), (1 c), (2 a), (2 b), and (2 c) from the data logger 8.

ステップS2において、組込回路6は、データロガー8に記憶された歩行状態時間T,座位状態時間T,立位状態時間Tを0に初期化する。 In step S < b > 2, the built-in circuit 6 initializes the walking state time T w , sitting state time T s , and standing state time Te stored in the data logger 8 to zero.

ステップS3において、代表値算出部12は、各荷重センサ3,4,5が検出する足底荷重w(t+(j−k)t)(i=1,2,3)をサンプリングして記憶する。このときのサンプリング間隔をtとする。通常、tは0.001〜0.1秒程度に設定される。kはサンプリング開始時の時刻を表すインデックス、jは現在の時刻を表すインデックスである。 In step S3, the representative value calculation unit 12 samples the sole load w i (t k + (j−k) t s ) (i = 1, 2, 3) detected by the load sensors 3, 4, and 5. And remember. The sampling interval of this time is t s. Normal, t s is set to about 0.001 to 0.1 seconds. k is an index representing the time at the start of sampling, and j is an index representing the current time.

ステップS4において、代表値算出部12がサンプリングを始めてからの経過時間がΔTに達していなければ、ステップS3に戻る。経過時間がΔTに達すると、次のステップS5に移行する。   In step S4, if the elapsed time since the representative value calculation unit 12 started sampling does not reach ΔT, the process returns to step S3. When the elapsed time reaches ΔT, the process proceeds to the next step S5.

ステップS5において、代表値算出部12は、足底荷重のサンプリングデータに基づいて、その平均値Lmean,i(t)及び最大値Lmax,i(t)を算出する。更に、各荷重センサ3,4,5の平均値Lmean,i(t)、最大値Lmax,i(t)の平均値Lmean,ave(t)、Lmax,ave(t)を計算する。 In step S5, the representative value calculation unit 12 calculates the average value L mean, i (t k ) and the maximum value L max, i (t k ) based on the sampling data of the plantar load. Further, the average value L mean, i (t k ), the average value L mean, ave (t k ), L max, ave (t) of the maximum values L max, i (t k ) of the load sensors 3, 4, 5. k ).

ステップS6において、状態判別部13は、時間区間[t,t+ΔT]で得られた足底荷重の平均値Lmean,ave(t)及び最大値Lmax,ave(t)と、前記各基準値に基づいて、式(3)の判定式によって、時間区間[t,t+ΔT]における被験者の状態が歩行状態であるか立位又は座位状態であるかを判別する。ここで、歩行状態であると判別された場合には、次のステップS7に移行し、立位又は座位状態であると判別された場合には、次のステップS8に移行する。 In step S6, the state determination unit 13 determines the average value L mean, ave (t k ) and the maximum value L max, ave (t k ) of the sole load obtained in the time interval [t k , t k + ΔT]. Based on the respective reference values, it is determined whether the state of the subject in the time interval [t k , t k + ΔT] is a walking state, a standing state or a sitting state by the determination formula of Formula (3). If it is determined that the vehicle is in the walking state, the process proceeds to the next step S7. If it is determined that the vehicle is in the standing or sitting state, the process proceeds to the next step S8.

ステップS7において、積算時間更新部14は、データロガー8に記憶された歩行状態時間TにΔTを加えて、歩行状態時間Tの値を更新する。そして、ステップS3に戻る。 In step S7, the cumulative time updating unit 14, the walking state time T w which is stored in the data logger 8 by addition of [Delta] T, and updates the value of the walking state time T w. Then, the process returns to step S3.

ステップS8において、状態判別部13は、時間区間[t,t+ΔT]で得られた足底荷重の平均値Lmean,ave(t)及び最大値Lmax,ave(t)と、前記各基準値に基づいて、式(4)の判定式によって、時間区間[t,t+ΔT]における被験者の状態が立位状態であるか座位状態であるかを判別する。ここで、立位状態であると判別された場合には、次のステップS9に移行し、座位状態であると判別された場合には、次のステップS10に移行する。 In step S8, the state determination unit 13 calculates the average value L mean, ave (t k ) and the maximum value L max, ave (t k ) of the sole load obtained in the time interval [t k , t k + ΔT]. Based on the respective reference values, it is determined whether the state of the subject in the time interval [t k , t k + ΔT] is the standing state or the sitting state by the determination formula of Formula (4). Here, when it is determined that the body is in the standing position, the process proceeds to the next step S9, and when it is determined that the body is in the sitting state, the process proceeds to the next step S10.

ステップS9において、積算時間更新部14は、データロガー8に記憶された立位状態時間TにΔTを加えて、立位状態時間Tの値を更新する。そして、ステップS3に戻る。 In step S9, the integrated time updating unit 14 adds the ΔT to stand stored in the data logger 8-position state time T e, updates the value of the upright position time T e. Then, the process returns to step S3.

ステップS10において、積算時間更新部14は、データロガー8に記憶された座位状態時間TにΔTを加えて、座位状態時間Tの値を更新する。そして、ステップS3に戻る。 In step S <b> 10, the accumulated time update unit 14 adds ΔT to the sitting state time T s stored in the data logger 8 to update the value of the sitting state time T s . Then, the process returns to step S3.

以上のような動作により、データロガー8には、歩行状態時間T、立位状態時間T、座位状態時間Tが積算値として得られる。 With the above operation, the data logger 8 can obtain the walking state time T w , the standing state time T e , and the sitting state time T s as integrated values.

本発明の実施例1に係る足底圧計測装置の外観図である。1 is an external view of a plantar pressure measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 足底圧計測装置1の機能構成を表すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a functional configuration of a plantar pressure measuring device 1. FIG. 荷重センサ3,4,5により測定される実際の足底荷重波形である。It is an actual plantar load waveform measured by the load sensors 3, 4, and 5. 式(3)の右辺の判別式位置と実際のデータとの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the discriminant position of the right side of Formula (3), and actual data. 式(4)の右辺の判別式位置と実際のデータとの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the discriminant position of the right side of Formula (4), and actual data. 本発明の実施例1に係る足底圧計測装置の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the plantar pressure measuring apparatus which concerns on Example 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

足底圧計測装置1
インソール2
荷重センサ3,4,5
組込回路6
電源部7
データロガー8
レベルシフタ回路9
インタフェース回路11
代表値算出部12
状態判別部13
積算時間更新部14
電池15
給電回路16
Plantar pressure measuring device 1
Insole 2
Load sensor 3, 4, 5
Built-in circuit 6
Power supply unit 7
Data logger 8
Level shifter circuit 9
Interface circuit 11
Representative value calculation unit 12
State determination unit 13
Accumulated time update unit 14
Battery 15
Feed circuit 16

Claims (3)

足裏形状の厚みのあるインソールと、
前記インソールの所定位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する一乃至複数の荷重センサと、
前記インソールに一体的に具設されたデータロガーと、
前記インソールに一体的に具設された電池と、
を備えた足底圧計測装置であって、
前記第1の荷重センサが出力する荷重値の、所定の微小時間ΔT内における荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出する代表値演算手段と、
前記最大値Lmax及び前記平均値Lmeanを所定のアルゴリズムで変換した後、前記データロガーに保存するデータ蓄積手段と、を備え、
前記データ蓄積手段は、
前記各微小時間ΔTにおいて、所定の歩行判別閾値α及び座位判別閾値αに対して、
(a)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値α以上の場合には歩行状態w、
(b)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値α以上の場合には立位状態e、
(c)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値αよりも小さい場合には座位状態s、
であると判別する状態判別手段と、
所定の更新時間ごとに、前記状態判別手段により判別される前記歩行状態w、前記座位状態s、前記立位状態eの各状態の積算時間Tw,i,Ts,i,Te,iを算出し、これらを前記データロガーに保存された各状態の積算時間T,T,Tに加えて、前記データロガーに保存された当該積算時間T,T,Tの更新を行う積算時間更新手段と、を備え、
座位状態s、立位状態e、歩行状態wのそれぞれの状態について、予め測定した最大値L max 、平均値L mean 及びそれらの差[L max −L mean ]の所定時間の時間平均値を、
標準偏差を、
としたとき、前記歩行判別閾値α 及び前記座位判別閾値α
により設定されていることを特徴とする足底圧計測装置。
A thick insole with a sole shape,
One or more load sensors disposed at a predetermined position of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A data logger provided integrally with the insole;
A battery provided integrally with the insole;
A plantar pressure measuring device comprising:
Representative value calculating means for calculating a maximum value L max and an average value L mean of the load value within a predetermined minute time ΔT of the load value output from the first load sensor;
Data storage means for converting the maximum value L max and the average value L mean using a predetermined algorithm and storing the data in the data logger;
The data storage means
In each minute time ΔT, with respect to a predetermined walking determination threshold α w and sitting position determination threshold α s ,
(A) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is not less than the walking determination threshold value α w , the walking state w,
(B) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is equal to or greater than the sitting position determination threshold value α s ,
(C) the maximum value L max and the difference between the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value alpha w, and the average value L mean that the loci determination threshold value alpha is smaller than s is sitting state s,
State determining means for determining that
Accumulated times T w, i , T s, i , T e, i for each state of the walking state w, the sitting state s, and the standing state e determined by the state determining unit at predetermined update times. It calculates the accumulated time for each state stored them in the data logger T w, T s, in addition to T e, the data logger stored the integration time T w, T s, updating of T e An accumulated time updating means for performing
For each of the sitting state s, the standing state e, and the walking state w, the time average value for a predetermined time of the maximum value L max , the average value L mean, and the difference [L max −L mean ] measured in advance ,
Standard deviation
The walking discrimination threshold α w and the sitting discrimination threshold α s are
The plantar pressure measuring device is characterized by being set by the above .
前記荷重センサとして、
前記インソールの踵骨下部位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第1の荷重センサと、
前記インソールの第1中足骨遠位下部に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第2の荷重センサと、
前記インソールの第5中足骨遠位下部に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する第3の荷重センサと、
を備え、
前記代表値演算手段は、前記各荷重センサが出力する荷重値に基づき、前記所定の微小時間ΔT内における荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを算出するものであり、
前記データ蓄積手段は、前記各最大値Lmax及び前記各平均値Lmeanを所定のアルゴリズムで変換した後、前記データロガーに保存するものであることを特徴とする請求項1記載の足底圧計測装置。
As the load sensor,
A first load sensor disposed at a lower rib position of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A second load sensor disposed at a distal lower portion of the first metatarsal of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
A third load sensor disposed at a distal lower portion of the fifth metatarsal of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole;
With
The representative value calculating means calculates a maximum value L max and an average value L mean of the load value within the predetermined minute time ΔT based on the load value output by each load sensor,
2. The plantar pressure according to claim 1, wherein the data storage unit converts the maximum value L max and the average value L mean by a predetermined algorithm and then stores the converted value in the data logger. Measuring device.
足裏形状の厚みのあるインソールと、前記インソールの所定位置に配設され、前記インソールの当該位置に加わる荷重値を検出する一乃至複数の荷重センサと、を備えた足底圧計測装置を被験者の靴内に装着し、被験者が行動する際に前記荷重センサによって検出される荷重値に基づいて、各時点における被験者の状態が座位状態、立位状態、又は歩行状態の何れであるかを判別する行動姿勢判別方法であって、
前記第1の荷重センサが出力する荷重値の所定の微小時間ΔT内における荷重値の最大値Lmax及び平均値Lmeanを演算する代表値算出ステップと、
前記各微小時間ΔTにおいて算出される最大値Lmax及び平均値Lmeanについて、所定の歩行判別閾値α及び座位判別閾値αに対して、
(a)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値α以上の場合には歩行状態、
(b)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値α以上の場合には立位状態、
(c)前記最大値Lmaxと前記平均値Lmeanとの差が前記歩行判別閾値αより小さく、且つ前記平均値Lmeanが前記座位判別閾値αよりも小さい場合には座位状態、
であると判別する状態判別ステップと、を有し、
座位状態s、立位状態e、歩行状態wのそれぞれの状態について、予め測定した最大値L max 、平均値L mean 及びそれらの差[L max −L mean ]の所定時間の時間平均値を、
標準偏差を、
としたとき、前記歩行判別閾値α 及び前記座位判別閾値α
により設定されていることを特徴とする行動姿勢判別方法。
A subject who measures a plantar pressure measuring device comprising a thick insole having a sole shape and one or more load sensors disposed at a predetermined position of the insole and detecting a load value applied to the position of the insole. Based on the load value detected by the load sensor when the subject acts, it is determined whether the subject's state at each time point is a sitting state, a standing state, or a walking state A behavior posture determination method for
A representative value calculating step of calculating a maximum value L max and an average value L mean of the load value within a predetermined minute time ΔT of the load value output by the first load sensor;
With respect to the maximum value L max and the average value L mean calculated in each minute time ΔT, with respect to a predetermined walking determination threshold value α w and sitting position determination threshold value α s ,
(A) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is not less than the walking determination threshold value α w ,
(B) When the difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is equal to or greater than the sitting position determination threshold value α s ,
(C) a sitting state when a difference between the maximum value L max and the average value L mean is smaller than the walking determination threshold value α w and the average value L mean is smaller than the sitting position determination threshold value α s ;
Possess a state determination step of determining that a, a,
For each of the sitting state s, the standing state e, and the walking state w, the time average value for a predetermined time of the maximum value L max , the average value L mean, and the difference [L max −L mean ] measured in advance ,
Standard deviation
The walking discrimination threshold α w and the sitting discrimination threshold α s are
The action posture discrimination method characterized by being set by .
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