特許 7480852 計算装置、歩容計測システム、計算方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】計算装置、歩容計測システム、計算方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 230

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022543831

(86)(22)【出願日】2020-08-18

(86)【国際出願番号】 JP2020031056

(87)【国際公開番号】W WO2022038664

(87)【国際公開日】2022-02-24

【審査請求日】2023-01-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】黄 晨暉

(72)【発明者】

【氏名】福司 謙一郎

(72)【発明者】

【氏名】オウ シンイ

【審査官】冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５０３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１６４１５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１２１９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９８５３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０６ － ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された前記歩行波形から歩行イベントを検出する検出手段と、
検出された前記歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算するステップ長計算手段と、を備え、
前記検出手段は、
一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形において、
最大値を含む第１ピークと、最小値を含む第２ピークとを検出し、
前記第１ピークと前記第２ピークの間の極大ピークを検出し、
前記極大ピークのタイミングを足交差のタイミングとして検出し、
前記ステップ長計算手段は、
進行方向軌跡の歩行波形を用いて、前記足交差のタイミングを基準として、前記左右両足のステップ長を計算する計算装置。

【請求項2】

前記ステップ長計算手段は、
一歩行周期分の前記進行方向軌跡の歩行波形において、
前記足交差のタイミングにおける進行方向位置と、前記第１ピークに含まれる二つの極大点の間の極小点のタイミングにおける進行方向位置との差を第１ステップ長として算出し、
前記第２ピークに含まれる最小値のタイミングにおける進行方向位置と、前記足交差のタイミングにおける進行方向位置との差を第２ステップ長として算出する請求項１に記載の計算装置。

【請求項3】

歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された前記歩行波形から歩行イベントを検出する検出手段と、
検出された前記歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算するステップ長計算手段と、を備え、
前記検出手段は、
一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと踵接地のタイミングを検出し、
重力方向加速度の歩行波形において、前記爪先離地のタイミングと前記踵接地のタイミングの間に脛骨垂直のタイミングを検出し、
前記進行方向加速度の歩行波形において、前記爪先離地のタイミングと前記脛骨垂直のタイミングの間に足交差のタイミングを検出し、
前記ステップ長計算手段は、
進行方向軌跡の歩行波形を用いて、前記足交差のタイミングを基準として、前記左右両足のステップ長を計算する計算装置。

【請求項4】

前記ステップ長計算手段は、
一歩行周期分の前記進行方向軌跡の歩行波形において、
前記足交差のタイミングにおける進行方向位置と、前記爪先離地のタイミングにおける進行方向位置との差を第１ステップ長として算出し、
前記踵接地のタイミングにおける進行方向位置と、前記足交差のタイミングにおける進行方向位置との差を第２ステップ長として算出する請求項３に記載の計算装置。

【請求項5】

前記左右両足のステップ長の非対称性を計算する非対称性計算手段と、
算出された前記左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、前記歩行者の身体状態を推測する推測手段と、を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の計算装置。

【請求項6】

前記非対称性計算手段は、
前記左右両足のステップ長の差を、前記左右両足のステップ長の和で割った値を、前記左右両足のステップ長の非対称性として算出する請求項５に記載の計算装置。

【請求項7】

歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された前記歩行波形から歩行イベントを検出する検出手段と、
検出された前記歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算するステップ長計算手段と、
前記左右両足のステップ長の非対称性を計算する非対称性計算手段と、
算出された前記左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、前記歩行者の身体状態を推測する推測手段と、を備える計算装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載の計算装置と、
空間加速度および空間角速度を計測し、計測した前記空間加速度および前記空間角速度に基づいて前記センサデータを生成し、生成した前記センサデータを前記計算装置に送信するデータ取得装置と、を備える歩容計測システム。

【請求項9】

コンピュータが、
歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、
生成された前記歩行波形から歩行イベントを検出し、
検出された前記歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算し、
前記検出において、
一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形から、
最大値を含む第１ピークと、最小値を含む第２ピークとを検出し、
前記第１ピークと前記第２ピークの間の極大ピークを検出し、
前記極大ピークのタイミングを足交差のタイミングとして検出し、
前記計算において、
進行方向軌跡の歩行波形を用いて、前記足交差のタイミングを基準として、前記左右両足のステップ長を計算する、計算方法。

【請求項10】

歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成する処理と、
生成された前記歩行波形から歩行イベントを検出する処理と、
検出された前記歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する処理と、
前記検出する処理において、
一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形から、
最大値を含む第１ピークと、最小値を含む第２ピークとを検出する処理と、
前記第１ピークと前記第２ピークの間の極大ピークを検出する処理と、
前記極大ピークのタイミングを足交差のタイミングとして検出する処理と、
前記計算する処理において、
進行方向軌跡の歩行波形を用いて、前記足交差のタイミングを基準として、前記左右両足のステップ長を計算する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、歩行イベントに基づいて、ステップ長を計算する計算装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

体調管理を行うヘルスケアへの関心の高まりから、歩行の特徴を含む歩容を計測し、その歩容に応じた情報をユーザに提供するサービスが注目されている。歩行に関するデータから、踵が地面に接地する事象や、爪先が地面から離れる事象などの歩行イベントを検出できれば、歩容に応じたサービスをより的確に提供できる。例えば、歩行時における左右の足のストライド長やステップ長の非対称性は、身体計測の重要項目であり、様々な異常状態の早期発見に役立つ。

【0003】

特許文献１には、歩行者の歩行時の角速度および加速度を用いて、歩行者のストライド長を求めるシステムについて開示されている。特許文献１のシステムは、股関節、膝関節または足関節を挟むよう取り付けられたセンサユニットの測定データから、歩行者の股関節、膝関節または足関節の関節角度を求める。特許文献１のシステムは、足背部に取り付けられたセンサユニットセンサの測定データから、歩行者のストライド長を求める。特許文献１のシステムは、関節角度の特徴点とストライド長との相関係数と、健常者の歩行時の股関節、膝関節または足関節の関節角度の特徴点とストライド長との相関係数とを比較して、歩行者の歩行状態を評価する。

【0004】

特許文献２には、ユーザの腰部などの所定部位に装着される本体部と、本体部の加速度を検出する加速度センサと、制御部とを備え、ユーザの歩行の変化を判定する装置について開示されている。制御部は、加速度センサによって検出された加速度に基づいて、本体部が装着される所定部位の歩行時の軌跡を特定する。特許文献１の装置は、特定された軌跡の時間的変化を算出し、算出された時間的変化に基づいて、時間的変化の度合である変化度合を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５５８６０５０号公報

【文献】特許第５７２４２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の手法では、両脚の複数箇所に装着されたセンサユニットによって計測された測定データから、歩行者のストライド長を求めることができる。特許文献１の手法では、ストライド長を算出するために、両脚の複数箇所にセンサユニットを装着し、複数のセンサユニットの測定データを統合する必要があった。

【0007】

特許文献２の手法では、単一の本体部を歩行者の所定部位に装着し、本体部が装着された所定部位の歩行時の軌跡を特定することによって、ステップ長に相当する特徴因子を算出できる。しかしながら、特許文献２の手法では、膝や足関節にゆがみがあり、下肢が真っ直ぐな状態ではない場合、算出される特徴因子の精度が著しく低下するという問題点があった。

【0008】

本発明の目的は、一方の足の動きに関する物理量に基づいて、両足のステップ長を高精度で計算できる計算装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様の計算装置は、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された歩行波形から歩行イベントを検出する検出部と、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算するステップ長計算部と、を備える。

【0010】

本開示の一態様の計算方法においては、コンピュータが、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された歩行波形から歩行イベントを検出し、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。

【0011】

本開示の一態様のプログラムは、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成する処理と、生成された歩行波形から歩行イベントを検出する処理と、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する処理と、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、一方の足の動きに関する物理量に基づいて、両脚のステップ長を高精度で計算できる計算装置等を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置を履物の中に配置する一例を示す概念図である。

【図3】第１の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置に設定されるローカル座標系と世界座標系について説明するための概念図である。

【図4】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が検出する歩行イベントについて説明するための概念図である。

【図5】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置１２が算出するステップ長などの歩行パラメータについて説明するための概念図である。

【図6】第１の実施形態に係る歩容計測システムのデータ取得装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図7】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図8】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が生成する足底角の歩行波形について説明するためのグラフである。

【図9】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置によって切り出される一歩行周期分の歩行周期について説明するための概念図である。

【図10】被験者の歩容を計測する際に靴の周辺に取り付けられる目印の位置について説明するための概念図である。

【図11】被験者の歩容を計測するためのカメラの配置について説明するための概念図である。

【図12】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が、進行方向の加速度（Ｙ方向加速度）の歩行波形から足交差のタイミングを検出する一例について説明するためのグラフである。

【図13】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が、進行方向の加速度（Ｙ方向加速度）の歩行波形から爪先離地と踵接地のタイミングを検出する一例について説明するためのグラフである。

【図14】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が、重力方向の加速度（Ｚ方向高さ）の歩行波形から脛骨垂直のタイミングを検出する一例について説明するためのグラフである。

【図15】第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が、進行方向の加速度（Ｙ方向加速度）の歩行波形から足交差のタイミングを検出する一例について説明するためのグラフである。

【図16】モーションキャプチャによって実測されたステップ長と、第１の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が算出したステップ長とを対応付けた回帰直線である。グラフである。

【図17】第１の実施形態に係る計算装置の動作の一例について説明するためのフローチャートである。

【図18】第１の実施形態に係る計算装置の歩行イベント検出処理の一例について説明するためのフローチャートである。

【図19】第１の実施形態に係る計算装置の歩行イベント検出処理の別の一例について説明するためのフローチャートである。

【図20】第１の実施形態に係る計算装置のステップ長計算部によるステップ長の算出の一例について説明するためのフローチャートである。

【図21】第２の実施形態に係る歩容計測システムの構成の一例について説明するためのブロック図である。

【図22】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置の構成の一例について説明するためのブロック図である。

【図23】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が用いる学習済みモデルを機械学習によって生成する一例を示す概念図である。

【図24】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置が学習済みモデルに特徴量を入力することによって、ユーザの身体情報が出力される一例を示す概念図である。

【図25】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置による身体状態の推測の一例について説明するためのフローチャートである。

【図26】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置によって推測された身体状態に関する情報を携帯端末の表示部に表示させる一例を示す概念図である。

【図27】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置によって推測された身体状態に応じたアドバイスを携帯端末の表示部に表示させる一例を示す概念図である。

【図28】第２の実施形態に係る歩容計測システムの計算装置によって推測された身体状態に関する情報を医療機関等に送信する一例を示す概念図である。

【図29】第３の実施形態に係る計算装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図30】各実施形態に係る計算装置を実現するハードウェア構成の一例について説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0015】

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、歩行者の足部に設置されたセンサによって取得されたセンサデータを用いて、その歩行者の歩行イベントを検出する。特に、本実施形態においては、歩行者の片足の履物に設置されたセンサによって取得されたセンサデータを用いて、その歩行者の両足の歩行イベントを検出する。詳細については後述するが、歩行イベントは、足が地面に着く事象や、足が地面から離れる事象、両足が交差する事象などを含む。本実施形態においては、検出された歩行イベントに基づいて、両足のステップ長を計算する。本実施形態においては、右足を基準の足とする系について説明する。本実施形態の手法は、左足を基準の足とする系についても適用できる。

【0016】

（構成）
図１は、本実施形態の歩容計測システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１のように、歩容計測システム１は、データ取得装置１１および計算装置１２を備える。データ取得装置１１と計算装置１２は、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、データ取得装置１１と計算装置１２は、単一の装置で構成してもよい。また、歩容計測システム１の構成からデータ取得装置１１を除き、計算装置１２だけで歩容計測システム１を構成してもよい。

【0017】

データ取得装置１１は、足部に設置される。例えば、データ取得装置１１は、右足の履物に設置される。データ取得装置１１は、靴等の履物を履くユーザの足の動きに関する物理量として、加速度（空間加速度とも呼ぶ）および角速度（空間角速度とも呼ぶ）を計測する。データ取得装置１１が計測する足の動きに関する物理量には、加速度や角速度に加えて、加速度や角速度を積分することによって計算される速度や角度、軌跡も含まれる。データ取得装置１１は、計測された物理量をデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）に変換する。データ取得装置１１は、変換後のセンサデータを計算装置１２に送信する。データ取得装置１１によって生成される加速度や角速度などのセンサデータを歩行パラメータとも呼ぶ。また、加速度や角速度を積分することによって計算される速度や角度、軌跡なども歩行パラメータに含まれる。

【0018】

データ取得装置１１は、例えば、加速度センサと角速度センサを含む慣性計測装置によって実現される。慣性計測装置の一例として、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）が挙げられる。ＩＭＵは、３軸の加速度センサと、３軸の角速度センサを含む。また、慣性計測装置の一例として、ＶＧ（Vertical Gyro）や、ＡＨＲＳ（Attitude Heading）、ＧＰＳ／ＩＮＳ（Global Positioning System/Inertial Navigation System）が挙げられる。

【0019】

図２は、データ取得装置１１を靴１００の中に設置する一例を示す概念図である。図２の例では、データ取得装置１１は、足弓の裏側に当たる位置に設置される。例えば、データ取得装置１１は、靴１００の中に挿入されるインソールに設置される。例えば、データ取得装置１１は、靴１００の底面に設置される。例えば、データ取得装置１１は、靴１００の本体に埋設される。データ取得装置１１は、靴１００から着脱できてもよいし、靴１００から着脱できなくてもよい。データ取得装置１１は、足の動きに関するセンサデータを取得できさえすれば、足弓の裏側ではない位置に設置されてもよい。また、データ取得装置１１は、ユーザが履いている靴下や、ユーザが装着しているアンクレット等の装飾品に設置されてもよい。また、データ取得装置１１は、足に直に貼り付けられたり、足に埋め込まれたりしてもよい。図２においては、右足の靴１００にデータ取得装置１１を設置する例を示す。データ取得装置１１は、少なくとも一方の足部に設置されればよく、左右両方の足部に設置されてもよい。両足の靴１００にデータ取得装置１１を設置すれば、左右の足ごとに歩行イベントを検出できる。

【0020】

図３は、データ取得装置１１を足弓の裏側に設置する場合に、データ取得装置１１に設定されるローカル座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と、地面に対して設定される世界座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について説明するための概念図である。世界座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）では、ユーザが直立した状態で、ユーザの横方向がＸ軸方向（右向きが正）、ユーザの正面の方向（進行方向）がＹ軸方向（前向きが正）、重力方向がＺ軸方向（鉛直上向きが正）に設定される。また、本実施形態においては、データ取得装置１１を基準とするｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向からなるローカル座標系を設定する。また、本実施形態においては、ｘ軸を回転軸とする回転をピッチ、ｙ軸を回転軸とする回転をロール、ｚ軸を回転軸とする回転をヨー、と定義する。

【0021】

計算装置１２は、ローカル座標系のセンサデータをデータ取得装置１１から取得する。計算装置１２は、取得したローカル座標系のセンサデータを世界座標系に変換して時系列データを生成する。計算装置１２は、生成した時系列データから一歩行周期分または二歩行周期分の波形データ（以下、歩行波形とも呼ぶ）を抽出する。計算装置１２は、抽出された歩行波形から、後述する歩行イベントを検出する。計算装置１２によって検出される歩行イベントは、歩行者のステップ長の計算に用いられる。

【0022】

図４は、計算装置１２が検出する歩行イベントについて説明するための概念図である。図４は、右足の一歩行周期に対応する。図４の横軸は、右足の踵が地面に着地した時点を起点とし、次に右足の踵が地面に着地した時点を終点とする右足の一歩行周期を１００％として正規化された時間（正規化時間とも呼ぶ）である。一般に、片足の一歩行周期は、足の裏側の少なくとも一部が地面に接している立脚相と、足の裏側が地面から離れている遊脚相とに大別される。立脚相は、さらに、立脚初期Ｔ１、立脚中期Ｔ２、立脚終期Ｔ３、遊脚前期Ｔ４に細分される。遊脚相は、さらに、遊脚初期Ｔ５、遊脚中期Ｔ６、遊脚終期Ｔ７に細分される。

【0023】

図４において、（ａ）は、右足の踵が接地する事象（踵接地）を表す（ＨＳ：Heel Strike）。（ｂ）は、右足の足裏が接地した状態で、反対足（左足）の爪先が地面から離れる事象（反対足爪先離地）を表す（ＯＴＯ：Opposite Toe Off）。（ｃ）は、右足の足裏が接地した状態で、右足の踵が持ち上がる事象（踵持ち上がり）を表す（ＨＲ：Heel Rise）。（ｄ）は、反対足（左足）の踵が接地する事象（反対足踵接地）である（ＯＨＳ：Opposite Heel Strike）。（ｅ）は、反対足（左足）の足裏が接地した状態で、右足の爪先が地面から離れる事象（爪先離地）を表す（ＴＯ：Toe Off）。（ｆ）は、反対足（左足）と右足が交差する事象（足交差）を表す（ＦＡ：Foot Adjacent）。（ｇ）は、左足の足裏が接地した状態で、右足の脛骨が地面に対してほぼ垂直になる事象（脛骨垂直）を表す（ＴＶ：Tibia Vertical）。（ｈ）は、右足の踵が接地する事象（踵接地）を表す（ＨＳ：Heel Strike）。（ｈ）は、（ａ）の踵接地から始まる一歩行周期の終点に相当するとともに、次の歩行周期の起点に相当する。

【0024】

本実施形態においては、右足の動きに関する物理量に基づいて、（ａ）～（ｈ）で示す事象（歩行イベントとも呼ぶ）の各々を検出する。本実施形態においては、上述した歩行イベント（踵接地ＨＳ、反対足爪先離地ＯＴＯ、踵持ち上がりＨＲ、反対足踵接地ＯＨＳ、爪先離地ＴＯ、足交差ＦＡ、および脛骨垂直ＴＶを、歩行者の歩行波形から検出する。

【0025】

図５は、計算装置１２が算出するステップ長などの歩行パラメータについて説明するための概念図である。図５には、右足ステップ長Ｓ_R、左足ステップ長Ｓ_L、ストライド長Ｔ、歩隔Ｗ、および足角Ｆを図示する。右足ステップ長Ｓ_Rは、左足の足裏が接地した状態から、進行方向に振り出された右足の踵が着地した状態に遷移した際の、右足の踵と左足の踵のＹ座標の差である。左足ステップ長Ｓ_Lは、右足の足裏が接地した状態から、進行方向に振り出された左足の踵が着地した状態に遷移した際の、左足の踵と右足の踵のＹ座標の差である。ストライド長Ｔは、右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Lの和である。歩隔Ｗは、右足と左足の間隔である。図５において、歩隔Ｗは、接地した状態の右足の踵の中心線のＸ座標と、接地した状態の左足の踵の中心線のＸ座標との差である。足角Ｆは、足裏面が接地した状態において、足の中心線と進行方向（Ｙ軸）が成す角度である。

【0026】

〔データ取得装置〕
次に、データ取得装置１１の詳細について図面を参照しながら説明する。図６は、データ取得装置１１の詳細構成の一例を示すブロック図である。データ取得装置１１は、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２、制御部１１３、およびデータ送信部１１５を有する。また、データ取得装置１１は、図示しない電源を含む。以下においては、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２、制御部１１３、およびデータ送信部１１５の各々を動作主体として説明するが、データ取得装置１１を動作主体とみなしてもよい。

【0027】

加速度センサ１１１は、３軸方向の加速度（空間加速度とも呼ぶ）を計測するセンサである。加速度センサ１１１は、計測した加速度を制御部１１３に出力する。例えば、加速度センサ１１１には、圧電型や、ピエゾ抵抗型、静電容量型等の方式のセンサを用いることができる。なお、加速度センサ１１１に用いられるセンサは、加速度を計測できれば、その計測方式に限定を加えない。

【0028】

角速度センサ１１２は、３軸方向の角速度（空間角速度とも呼ぶ）を計測するセンサである。角速度センサ１１２は、計測した角速度を制御部１１３に出力する。例えば、角速度センサ１１２には、振動型や静電容量型等の方式のセンサを用いることができる。なお、角速度センサ１１２に用いられるセンサは、角速度を計測できれば、その計測方式に限定を加えない。

【0029】

制御部１１３は、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２の各々から、３軸方向の加速度および角速度の各々を取得する。制御部１１３は、取得した加速度および角速度をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）をデータ送信部１１５に出力する。センサデータには、アナログデータの加速度をデジタルデータに変換した加速度データ（３軸方向の加速度ベクトルを含む）と、アナログデータの角速度をデジタルデータに変換した角速度データ（３軸方向の角速度ベクトルを含む）とが少なくとも含まれる。なお、加速度データおよび角速度データには、それらのデータの取得時間が紐付けられる。また、制御部１１３は、取得した加速度データおよび角速度データに対して、実装誤差や温度補正、直線性補正などの補正を加えたセンサデータを出力するように構成してもよい。また、制御部１１３は、取得した加速度データおよび角速度データを用いて、３軸方向の角度データを生成してもよい。

【0030】

例えば、制御部１１３は、データ取得装置１１の全体制御やデータ処理を行うマイクロコンピュータまたはマイクロコントローラである。例えば、制御部１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等を有する。制御部１１３は、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２を制御して角速度や加速度を計測する。例えば、制御部１１３は、計測された角速度および加速度等の物理量（アナログデータ）をＡＤ変換（Analog-to-Digital Conversion）し、変換後のデジタルデータをフラッシュメモリに記憶させる。なお、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２によって計測された物理量（アナログデータ）は、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２の各々においてデジタルデータに変換されてもよい。フラッシュメモリに記憶されたデジタルデータは、所定のタイミングでデータ送信部１１５に出力される。

【0031】

データ送信部１１５は、制御部１１３からセンサデータを取得する。データ送信部１１５は、取得したセンサデータを計算装置１２に送信する。データ送信部１１５は、ケーブルなどの有線を介してセンサデータを計算装置１２に送信してもよいし、無線通信を介してセンサデータを計算装置１２に送信してもよい。例えば、データ送信部１１５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）などの規格に則した無線通信機能（図示しない）を介して、センサデータを計算装置１２に送信するように構成される。なお、データ送信部１１５の通信機能は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）以外の規格に則していてもよい。

【0032】

〔計算装置〕
次に、歩容計測システム１が備える計算装置１２の詳細について図面を参照しながら説明する。図７は、計算装置１２の構成の一例を示すブロック図である。計算装置１２は、検出部１２１およびステップ長計算部１２３を有する。

【0033】

検出部１２１は、歩行者の履いている履物に設置されたデータ取得装置１１（センサ）からセンサデータを取得する。検出部１２１は、センサデータを用いて、データ取得装置１１が設置された履物を履いた歩行者の歩行に伴う時系列データを生成する。検出部１２１は、生成した時系列データから、一歩行周期分または二歩行周期分の歩行波形データを抽出する。

【0034】

例えば、検出部１２１は、データ取得装置１１からセンサデータを取得する。検出部１２１は、取得されたセンサデータの座標系を、ローカル座標系から世界座標系に変換する。ユーザが直立した状態では、ローカル座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と世界座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）は一致する。ユーザが歩行している間、データ取得装置１１の空間的な姿勢が変化するため、ローカル座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と世界座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）は一致しない。そのため、検出部１２１は、データ取得装置１１によって取得されたセンサデータを、データ取得装置１１のローカル座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）から世界座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に変換する。

【0035】

例えば、検出部１２１は、空間加速度や空間角速度などの時系列データを生成する。また、検出部１２１は、空間加速度や空間角速度を積分し、空間速度や空間角度（足底角）、空間軌跡などの時系列データを生成する。検出部１２１は、一般的な歩行周期や、ユーザに固有の歩行周期に合わせて設定された所定のタイミングや時間間隔で時系列データを生成する。検出部１２１が時系列データを生成するタイミングは、任意に設定できる。例えば、検出部１２１は、ユーザの歩行が継続されている期間、時系列データを生成し続けるように構成される。また、検出部１２１は、特定の時刻において、時系列データを生成するように構成されてもよい。

【0036】

検出部１２１は、検出部１２１によって生成された歩行波形データから、データ取得装置１１が設置された履物を履いて歩行する歩行者の歩行イベントを検出する。例えば、検出部１２１は、足の動きに関する物理量の歩行波形から、歩行イベントごとの特徴を抽出する。例えば、検出部１２１は、抽出された歩行イベントごとの特徴のタイミングを、それぞれの歩行イベントのタイミングとして検出する。検出部１２１は、歩行イベントのうち、爪先離地、踵接地、および足交差を検出する。本実施形態においては、右足を基準とした場合、右足の爪先が、左足の爪先と踵の中点の位置を通過するタイミングを足交差と定義する。また、検出部１２１は、歩行イベントのうち、脛骨垂直、反対足爪先離地、および反対足踵接地を検出してもよい。

【0037】

ステップ長計算部１２３は、一歩行周期分のＹ方向軌跡の歩行波形から、爪先離地と踵接地の間の区間を、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形として抽出する。ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差における空間位置と、爪先離地における空間位置との差の絶対値を計算する。足交差における空間位置と、爪先離地における空間位置との差の絶対値は、左足が前、右足が後ろの状態の左足ステップ長Ｓ_Ｌ（第１ステップ長とも呼ぶ）に相当する。また、ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差のタイミングにおける空間位置と、踵接地における空間位置との差の絶対値を計算する。足交差のタイミングにおける空間位置と、踵接地における空間位置との差の絶対値は、右足が前、左足が後ろの状態の右足ステップ長Ｓ_R（第２ステップ長とも呼ぶ）に相当する。例えば、ステップ長計算部１２３は、検出した右足ステップ長Ｓ_Rおよび左足ステップ長Ｓ_Ｌを、図示しないシステムや装置に出力する。

【0038】

〔歩行イベント〕
次に、計算装置１２による歩行イベントの検出例について図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、立脚相の中央のタイミング（立脚終期の開始）を、一歩行周期の起点に設定する。本実施形態においては、踵接地、爪先離地、足交差、および脛骨垂直を歩行イベントとして検出する。以下においては、一歩行周期の歩行波形における時系列の順番ではなく、歩行イベントの検出の順番に沿って説明する。

【0039】

以下においては、データ取得装置１１が設置された履物を履いた被験者の歩容を検証した例について説明する。本検証では、一方の足（右足）にデータ取得装置１１を設置した。本検証は、年齢が２０～５０代、身長が１５０～１８０センチメートル、体重が４５～１００キログラムの男女３２名の被験者を母集団とする。本検証においては、３２名の被験者を母集団とし、データ取得装置１１が設置された履物を履いた歩行者の歩容を、モーションキャプチャと計算装置１２によって計測した。本検証においては、モーションキャプチャによって計測された歩容（Ｙ方向位置、Ｚ方向高さ、ロール角）と、データ取得装置１１によって計測された物理量に基づくセンサデータを用いて計算装置１２が計測した歩容とを比較した。

【0040】

図８は、足底角の歩行波形について説明するためのグラフである。図８においては、爪先が踵よりも上に位置する状態（背屈）を負と定義し、爪先が踵よりも下に位置する状態（底屈）を正と定義する。足底角の歩行波形が極小となる時刻ｔ_dは、立脚相開始のタイミングに相当する。足底角の歩行波形が極大となる時刻ｔ_bは、遊脚相開始のタイミングに相当する。立脚相開始の時刻ｔ_dと遊脚相開始の時刻ｔ_bとの中点の時刻が、立脚相の中央のタイミングに相当する。本実施形態においては、立脚相の中央のタイミングの時刻を、一歩行周期の起点の時刻ｔ_mに設定する。また、本実施形態においては、時刻ｔ_mのタイミングの次の立脚相の中央のタイミングの時刻を、一歩行周期の終点の時刻ｔ_m＋1に設定する。

【0041】

図９は、時刻ｔ_mを起点とし、時刻ｔ_m+1を終点とする一歩行周期について説明するためのグラフである。検出部１２１は、一歩行周期分の足底角の歩行波形から、極小（第１背屈ピーク）となる時刻ｔ_dと、第１背屈ピークの次に極大（第１底屈ピーク）となる時刻ｔ_bとを検出する。さらに、検出部１２１は、その次の一歩行周期分の足底角の歩行波形から、第１底屈ピークの次に極小（第２背屈ピーク）となる時刻ｔ_d+1と、第２背屈ピークの次に極大（第２底屈ピーク）となる時刻ｔ_b+1とを検出する。検出部１２１は、時刻ｔ_dと時刻ｔ_bの中点の時刻を、一歩行周期の起点の時刻ｔ_mに設定する。また、検出部１２１は、時刻ｔ_d+1と時刻ｔ_b+1の中点の時刻を、一歩行周期の終点の時刻ｔ_m+1に設定する。

【0042】

検出部１２１は、データ取得装置１１によって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータの時系列データに関して、時刻ｔ_mから時刻ｔ_m+1までの一歩行周期分の歩行波形を切り出す。例えば、検出部１２１は、第１背屈ピークの時刻ｔ_dと第１底屈ピークの時刻ｔ_bの中点（時刻ｔ_m）を起点とし、第２背屈ピークの時刻ｔ_d+1と第２底屈ピークの時刻ｔ_b+1の中点（時刻ｔ_m+1）を終点とする一歩行周期分の歩行波形データを切り出す。同様に、検出部１２１は、データ取得装置１１によって計測された足の動きに関する物理量（空間加速度、空間角速度、空間軌跡）に基づくセンサデータの時系列データに関して、時刻ｔ_mから時刻ｔ_m+1までの一歩行周期分の歩行波形を切り出す。

【0043】

例えば、検出部１２１は、切り出された一歩行周期分の歩行波形を、時刻ｔ_mから時刻ｔ_bまでの区間と、時刻ｔ_bから時刻ｔ_d+1までの区間と、時刻ｔ_d+1から時刻ｔ_m+1までの区間とに分割する。時刻ｔ_mから時刻ｔ_bまでの区間の波形を第１歩行波形Ｗ１、時刻ｔ_bから時刻ｔ_d+1までの区間の波形を第２歩行波形Ｗ２、時刻ｔ_d+1から時刻ｔ_m+1までの区間の波形を第３歩行波形、と呼ぶ。歩行イベントで表現すると、踵持ち上がりＨＲから爪先離地ＴＯまでの区間の波形が第１歩行波形Ｗ１、爪先離地ＴＯから踵接地ＨＳまでの区間の波形が第２歩行波形Ｗ２、踵接地ＨＳから踵持ち上がりＨＲまでの区間の波形が第３歩行波形Ｗ３である。図９において、一歩行周期の３０％は爪先離地のタイミングに相当し、一歩行周期の７０％は踵接地のタイミングに相当する。なお、各歩行イベントが発現するタイミングは、人物や身体状態に応じて異なるため、爪先離地や踵接地のタイミングは、図９の歩行周期と完全に一致するわけではない。

【0044】

図１０は、モーションキャプチャのための目印１３１および目印１３２を取り付けた靴１００の概念図である。本検証においては、両足の靴１００の各々に、５つの目印１３１と１つの目印１３２を取り付けた。靴の開口の周囲の側面には、５つの目印１３１を配置した。５つの目印１３１は、踵の動きを検出するための目印である。５つの目印１３１を剛体とみなす剛体モデルの重心が、踵の位置として検出される。靴１００の爪先の位置には、目印１３２を配置した。目印１３２は、爪先の位置として検出される。また、右足の足弓の裏側に当たる位置にデータ取得装置１１を設置した。

【0045】

図１１は、目印１３１および目印１３２を取り付けた靴１００を履いた歩行者の歩容をモーションキャプチャで検証する際の歩行線と、複数のカメラ１５０を配置した位置について説明するための概念図である。本検証では、歩行線を挟んだ両側に５台ずつ（計１０台）のカメラ１５０を配置した。複数のカメラ１５０の各々は、歩行線から３ｍの位置に３ｍ間隔で配置した。複数のカメラ１５０の各々の高さは、水平面（ＸＹ平面）から２ｍの高さに固定した。複数のカメラ１５０の各々の焦点は、歩行線の位置に合わせた。

【0046】

歩行線に沿って歩行する歩行者の靴１００に設置された目印１３１および目印１３２の動きは、複数のカメラ１５０によって撮影された動画を用いて解析した。踵の動きは、複数の目印１３１を一つの剛体とみなし、それらの重心の動きを解析することで検証した。爪先の動きは、目印１３２の動きを解析することで検証した。本検証においては、踵と爪先の重力方向の高さ（以下、Ｚ方向高さと呼ぶ）、体の中心軸に対する爪先および踵の進行方向の位置（以下、Ｙ方向位置と呼ぶ）、足裏の角度（ロール角）をモーションキャプチャによって計測した。

【0047】

以下において、計算装置１２が、データ取得装置１１によって計測された足の動きに関する物理量に基づいて足交差のタイミングを検出し、検出された足交差のタイミングに基づいてステップ長を計算する例を挙げる。以下においては、足交差を検出する方法として、第１検出処理と第２検出処理を例示する。第１検出処理において、計算装置１２は、Ｙ方向加速度の歩行波形から、ピークの位置関係に基づいて足交差のタイミングを検出する。第２検出処理において、計算装置１２は、歩行波形から歩行イベントのタイミングを順次特定し、足交差のタイミングを検出する。

【0048】

〔第１検出処理〕
まず、Ｙ方向加速度の歩行波形から、ピークの位置関係に基づいて足交差のタイミングを検出する第１検出処理について図面を参照しながら説明する。図１２は、モーションキャプチャによって計測された左足の踵と爪先、右足の爪先のＹ方向位置（左軸）の波形と、データ取得装置１１によって生成されたセンサデータを用いて計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形（右軸）とを対応させたグラフである。モーションキャプチャで計測された左足の踵のＹ方向位置の波形を二点鎖線で示す。モーションキャプチャで計測された左足の爪先のＹ方向位置の波形を破線で示す。モーションキャプチャで計測された右足の爪先のＹ方向位置の波形を一点鎖線で示す。計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形を実線で示す。

【0049】

本実施形態では、地面に接地している左足が右足に対して前にある状態において、右足の爪先が左足の踵の位置を通過するタイミングをａと定義し、右足の爪先が左足の爪先の位置を通過するタイミングをｂと定義する。そして、タイミングａとタイミングｂの間の中央のタイミングを足交差のタイミングと定義する。図１２のように、足交差のタイミングは、２０～４０％の間の二つの極大点と一つの極小点を含む第１ピークと、６０～７０％に極大点を含む第２ピークの間にある、緩やかな凸のピークが最大値を示すタイミングに相当する。

【0050】

検出部１２１は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形において、第１ピークと第２ピークの間の緩やかなピークが最大値を示すタイミングを、足交差のタイミングとして検出する。

【0051】

ステップ長計算部１２３は、一歩行周期分のＹ方向軌跡の歩行波形から、第１ピークと第２ピークの間の区間を、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形として抽出する。ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差のタイミングにおける空間位置と、第１ピークの極小点のタイミングにおける空間位置との差の絶対値を計算する。足交差のタイミングにおける空間位置と、第１ピークの極小点のタイミングにおける空間位置との差の絶対値は、右足が前、左足が後ろの状態の右足ステップ長Ｓ_Rに相当する。また、ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差における空間位置と、第２ピークの極大点のタイミングにおける空間位置との差の絶対値を計算する。足交差における空間位置と、第２ピークの極大点のタイミングにおける空間位置との差の絶対値は、左足が前、右足が後ろの状態の左足ステップ長Ｓ_Ｌに相当する。

【0052】

図１２には、モーションキャプチャによって計測された波形から実測された右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Ｌを示す。足の動きの物理量に関する歩行波形から検出された歩行イベントは、モーションキャプチャによって実測される歩行イベントとは完全に一致するわけではない。そのため、モーションキャプチャによって計測されたステップ長と、歩行波形に基づいて算出されたステップ長とは、完全には一致しない。

【0053】

〔第２検出処理〕
歩行波形から歩行イベントのタイミングを順次特定し、足交差のタイミングを検出する第２計算方法について図面を参照しながら説明する。第２計算方法において、まず、計算装置１２は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形から爪先離地と踵接地のタイミングを検出する。次に、計算装置１２は、Ｚ方向加速度の歩行波形から脛骨垂直のタイミングを検出する。そして、計算装置１２は、Ｙ方向加速度の歩行波形から足交差のタイミングを検出する。以下において、爪先離地、踵接地、脛骨垂直、および足交差のタイミングを順番に検出する例を示す。

【0054】

まず、検出部１２１は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形から爪先離地と踵接地を検出する。図１３は、モーションキャプチャによって計測された爪先および踵のＺ方向高さと、データ取得装置１１によって生成されたセンサデータを用いて計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形とを対応させたグラフである。モーションキャプチャによって計測された爪先のＺ方向高さの波形を破線で示す。モーションキャプチャによって計測された踵のＺ方向高さの波形を一点鎖線で示す。計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形を実践で示す。

【0055】

図１３のように、Ｙ方向加速度（実線）の歩行波形においては、歩行周期が２０～４０％のあたりに検出される最大ピーク（第１ピーク）に、二つの極大ピーク（ピークＰ_T1、ピークＰ_T2）と、一つの極小ピーク（ピークＰ_TV）が検出された（点線で囲った範囲内）。爪先離地のタイミングは、ピークＰ_T1が検出されるタイミングＴ_T1と、ピークＰ_T2が検出されるタイミングＴ_T2との間のピークＰ_TVが検出されるタイミングＴ_Tに相当する。

【0056】

モーションキャプチャで計測された踵のＺ方向高さ（一点鎖線）が最小となるタイミングが、踵接地のタイミングに相当する。しかしながら、Ｙ方向加速度（実線）には、踵接地において特徴的なピークは表れない。そのため、本実施形態においては、踵接地のタイミングの近傍に表れる特徴的なピークを用いて、踵接地のタイミングを特定する。

【0057】

図１３のように、Ｙ方向加速度（実線）の歩行波形においては、歩行周期が６０％を超えたあたりに最小ピーク（ピークＰ_H1）が検出された。このピークＰ_H1は、遊脚終期における足の急減速のタイミングに相当する。また、Ｙ方向加速度（実線）の歩行波形においては、歩行周期が７０％のあたりに極大となるピークＰ_H2が検出された。このピークＰ_H2は、ヒールロッカーのタイミングに相当する。データ取得装置１１が足弓の位置に設置されていると、踵関節の回転軸よりも爪先側にデータ取得装置１１が位置するため、ヒールロッカー（回転）の動作の際に、進行方向（＋Ｙ方向）の加速度分量が生じる。そのため、ヒールロッカーの動作の期間には、踵接地後に、接地した踵の外周に沿った回転によって、重力方向（Ｚ方向）の加速度が進行方向（Ｙ方向）に変換される期間が含まれる。図１３のように、ピークＰ_H1が検出されるタイミングＴ_H1から、ピークＰ_H2が検出されるタイミングＴ_H2までの期間に、踵接地のタイミングが含まれる。本実施形態においては、ピークＰ_H1が検出されるタイミングＴ_H1と、ピークＰ_H2が検出されるタイミングＴ_H2との中点のタイミングＴ_Hを、踵接地のタイミングに設定する。

【0058】

次に、計算装置１２は、一歩行周期分のＺ方向加速度の歩行波形から脛骨垂直のタイミングを検出する。図１４は、モーションキャプチャによって計測されたロール角（左軸）の波形と、データ取得装置１１によって生成されたセンサデータを用いて計算装置１２が生成したＺ方向加速度の歩行波形（右軸）とを対応させたグラフである。モーションキャプチャで計測されたロール角の波形を破線で示す。計算装置１２が生成したＺ方向加速度の歩行波形を実線で示す。

【0059】

脛骨垂直は、地面に対して脛骨がほぼ垂直になる状態である。脛骨垂直において、踵関節は、ニュートラル状態となり、脛骨に対して足裏面が垂直になる。すなわち、脛骨垂直においては、踵関節の回転に伴うロール角が０度になる。図１４のように、モーションキャプチャによって計測されたロール角が０度のタイミングにおいて、Ｚ方向加速度の歩行波形のピークが最大になる。脛骨垂直は、Ｚ方向加速度の歩行波形における、爪先離地と踵接地の間の最大値のタイミングに相当する。検出部１２１は、Ｚ方向加速度の歩行波形における、爪先離地と踵接地の間の最大値のタイミングを、脛骨垂直のタイミングとして検出する。

【0060】

次に、計算装置１２は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形から足交差のタイミングを検出する。図１５は、モーションキャプチャによって計測された左足の踵と爪先、右足の爪先のＹ方向位置（左軸）の波形と、データ取得装置１１によって生成されたセンサデータを用いて計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形（右軸）とを対応させたグラフである。モーションキャプチャで計測された左足の踵のＹ方向位置の波形を二点鎖線で示す。モーションキャプチャで計測された左足の爪先のＹ方向位置の破線を破線で示す。モーションキャプチャで計測された右足の爪先のＹ方向位置の波形を一点鎖線で示す。計算装置１２が生成したＹ方向加速度の歩行波形を実線で示す。

【0061】

本実施形態では、地面に接地している左足が右足に対して前にある状態において、右足の爪先が左足の踵の位置を通過するタイミングをａと、右足の爪先が左足の爪先の位置を通過するタイミングをｂの間の中央のタイミングを足交差のタイミングと定義する。図１５のように、足交差のタイミングは、Ｙ方向加速度の歩行波形における爪先離地と脛骨垂直の間において、脛骨垂直に近い側の緩やかなピークの最大値のタイミングに相当する。検出部１２１は、脛骨垂直に近い側の緩やかなピークが最大になるタイミングを、足交差のタイミングとして検出する。第１検出処理で検出される足交差のタイミングと、第２検出処理で検出される足交差のタイミングは同一である。

【0062】

そして、ステップ長計算部１２３は、一歩行周期分のＹ方向軌跡の歩行波形から、爪先離地と踵接地の間の区間を、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形として抽出する。ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差のタイミングにおける空間位置と、踵接地における空間位置との差の絶対値を計算する。足交差のタイミングにおける空間位置と、踵接地における空間位置との差の絶対値は、右足が前、左足が後ろの状態の右足ステップ長Ｓ_Rに相当する。また、ステップ長計算部１２３は、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差における空間位置と、爪先離地における空間位置との差の絶対値を計算する。足交差における空間位置と、爪先離地における空間位置との差の絶対値は、左足が前、右足が後ろの状態の左足ステップ長Ｓ_Ｌに相当する。

【0063】

図１５には、モーションキャプチャによって計測された波形から計測された右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Ｌを示す。足の動きの物理量に関する歩行波形から検出された歩行イベントは、モーションキャプチャによって実測される歩行イベントと一致する。そのため、第２検出処理を用いれば、モーションキャプチャによって計測されたステップ長と、歩行波形に基づいて算出されたステップ長とが一致する。すなわち、第２検出処理を用いて算出されたステップ長の方が、第１検出処理を用いて算出されたステップ長よりも正確である。

【0064】

図１６は、３２名の被験者を母集団とし、モーションキャプチャで実測されたステップ長と、計算装置１２が第２検出処理を用いて計算したステップ長の回帰直線である。モーションキャプチャで実測されたステップ長と、計算装置１２が第２検出処理を用いて計算したステップ長の回帰直線の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ：Root Mean Squared Error）は０．０９３メートルであった。すなわち、モーションキャプチャで検出された足交差のタイミングと、計算装置１２が検出した足交差のタイミングとの間には、相関関係が確認された。

【0065】

図１２～図１５を用いて説明したように、検出部１２１は、データ取得装置１１によって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータから歩行波形を生成し、生成した歩行波形から歩行イベントのタイミングを検出する。歩行イベントのタイミングを特定できれば、左右両足のステップ長を計算できる。ステップ長を算出できれば、歩行における左右両足のステップ長の非対称性等について検証できる。例えば、検出部１２１によって算出された左右両足のステップ長やそれらの非対称性は、図示しない別のシステムや表示装置などに出力されてもよい。検出部１２１によって算出された左右両足のステップ長は、歩容を計測する種々の用途や、歩容に基づいて身体状態を推測する種々の用途に応用できる。

【0066】

（動作）
次に、本実施形態の歩容計測システム１の計算装置１２の動作について図面を参照しながら説明する。以下においては、計算装置１２の検出部１２１やステップ長計算部１２３を動作の主体とする。なお、以下に示す動作の主体は、計算装置１２であってもよい。

【0067】

〔検出部〕
まず、検出部１２１の動作について図面を参照しながら説明する。図１７は、検出部１２１の動作の一例について説明するためのフローチャートである。

【0068】

図１７において、まず、検出部１２１は、データ取得装置１１が設置された履物を履いて歩行する歩行者の足の動きの物理量に関するセンサデータをデータ取得装置１１から取得する（ステップＳ１１）。検出部１２１は、データ取得装置１１のローカル座標系のセンサデータを取得する。例えば、検出部１２１は、足の動きに関するセンサデータとして、３次元の空間加速度や３次元の空間角速度をデータ取得装置１１から取得する。

【0069】

次に、検出部１２１は、センサデータの座標系を、データ取得装置１１のローカル座標系から世界座標系に変換する（ステップＳ１２）。

【0070】

次に、検出部１２１は、世界座標系に変換後のセンサデータの時系列データを生成する（ステップＳ１３）。

【0071】

次に、検出部１２１は、空間加速度および空間角速度のうち少なくともいずれかを用いて空間角度（足底角）を計算し、足底角の時系列データを生成する（ステップＳ１４）。検出部１２１は、必要に応じて、空間速度や空間軌跡の時系列データを生成する。

【0072】

次に、検出部１２１は、二歩行周期分の足底角の歩行波形において、極小となる時刻（時刻ｔ_d、時刻ｔ_d+1）と極大になる時刻（時刻ｔ_b、時刻ｔ_b+1）を検出する（ステップＳ１５）。

【0073】

次に、検出部１２１は、時刻t_dと時刻t_bの中点の時刻ｔ_mと、時刻t_d+1と時刻t_b+1の中点の時刻ｔ_m+1を計算する（ステップＳ１６）。

【0074】

次に、検出部１２１は、時刻ｔ_mから時刻ｔ_m+1までの波形を、一歩行周期分の歩行波形として切り出す（ステップＳ１７）。

【0075】

そして、検出部１２１は、抽出部によって切り出された一歩行周期分の歩行波形から歩行イベントを検出する歩行イベント検出処理を実行する（ステップＳ１８）。

【0076】

〔歩行イベント検出処理〕
次に、検出部１２１の歩行イベント検出処理（図１７のステップＳ１８）について図面を参照しながら説明する。検出部１２１は、第１計算処理または第２計算処理によって歩行イベントを検出する。図１８は、第１検出処理について説明するためのフローチャートである。図１９は、第２検出処理について説明するためのフローチャートである。

【0077】

＜第１検出処理＞
図１８において、まず、検出部１２１は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形において、第１ピークと第２ピークを検出する（ステップＳ１１１）。

【0078】

次に、検出部１２１は、Ｙ方向加速度の歩行波形において、第１ピークと第２ピークの間の極大ピークを検出する（ステップＳ１１２）。

【0079】

次に、検出部１２１は、Ｙ方向加速度の歩行波形において、第１ピークと第２ピークの間の極大ピークのタイミングを、足交差のタイミングとして検出する（ステップＳ１１３）。

【0080】

＜第２検出処理＞
図１９において、まず、検出部１２１は、一歩行周期分のＹ方向加速度の歩行波形において、爪先離地と踵接地のタイミングを検出する（ステップＳ１２１）。

【0081】

次に、検出部１２１は、Ｚ方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと踵接地のタイミングの間の区間から脛骨垂直のタイミングを検出する（ステップＳ１２２）。

【0082】

次に、検出部１２１は、Ｙ方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと脛骨垂直のタイミングの間の区間から、足交差のタイミングを検出する。

【0083】

〔ステップ長計算部〕
次に、ステップ長計算部１２３の動作の一例について図面を参照しながら説明する。図２０は、ステップ長計算部１２３の動作の一例について説明するためのフローチャートである。ステップ長計算部１２３は、第１計算処理または第２計算処理によって検出された歩行イベントのタイミングを用いて、左右両足のステップ長を計算する。

【0084】

図２０において、まず、ステップ長計算部１２３は、一歩行周期分のＹ方向軌跡の歩行波形から、爪先離地と踵接地の間の区間を、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形として抽出する（ステップＳ１４１）。

【0085】

次に、ステップ長計算部１２３は、足交差のタイミングを基準として、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Lを算出する（ステップＳ１４２）。

【0086】

以上のように、本実施形態の歩容計測システムは、データ取得装置と計算装置を備える。データ取得装置は、空間加速度および空間角速度を計測し、計測した空間加速度および空間角速度に基づいてセンサデータを生成し、生成したセンサデータを計算装置に送信する。計算装置は、検出部とステップ長計算部を有する。検出部は、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された歩行波形から歩行イベントを検出する。ステップ長計算部は、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。

【0087】

本実施形態においては、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて生成された時系列データから歩行波形を抽出し、抽出された歩行波形から両足の歩行イベントを検出する。そして、本実施形態においては、検出された歩行イベントに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。そのため、本実施形態によれば、片足に装着されたセンサによって計測される足の動きに関する物理量に基づいて、左右両足のステップ長を高精度で算出できる。

【0088】

本実施形態の一態様において、検出部は、一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形において、最大値を含む第１ピークと、最小値を含む第２ピークとを検出する。検出部は、第１ピークと第２ピークの間の極大ピークを検出し、極大ピークのタイミングを足交差のタイミングとして検出する。ステップ長計算部は、進行方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差のタイミングを基準として、左右両足のステップ長を計算する。

【0089】

例えば、ステップ長計算部は、一歩行周期分の進行方向軌跡の歩行波形において、足交差のタイミングにおける進行方向位置と、第１ピークに含まれる二つの極大点の間の極小点のタイミングにおける進行方向位置との差を第１ステップ長として算出する。ステップ長計算部は、第２ピークに含まれる最小値のタイミングにおける進行方向位置と、足交差のタイミングにおける進行方向位置との差を第２ステップ長として算出する。

【0090】

本態様によれば、進行方向軌跡の歩行波形から検出されるピークのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を高精度で算出できる。

【0091】

本実施形態の一態様において、検出部は、一歩行周期分の進行方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと踵接地のタイミングを検出する。検出部は、重力方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと踵接地のタイミングの間に脛骨垂直のタイミングを検出する。検出部は、進行方向加速度の歩行波形において、爪先離地のタイミングと脛骨垂直のタイミングの間に足交差のタイミングを検出する。ステップ長計算部は、進行方向軌跡の歩行波形を用いて、足交差のタイミングを基準として、左右両足のステップ長を計算する。

【0092】

例えば、ステップ長計算部は、一歩行周期分の進行方向軌跡の歩行波形において、足交差のタイミングにおける進行方向位置と、爪先離地のタイミングにおける進行方向位置との差を第１ステップ長として算出する。ステップ長計算部は、踵接地のタイミングにおける進行方向位置と、足交差のタイミングにおける進行方向位置との差を第２ステップ長として算出する。

【0093】

本態様によれば、歩行波形から検出される爪先離地、踵接地、脛骨垂直、および足交差等の歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を算出できる。

【0094】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る歩容計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩容計測システムは、歩行波形に基づいて算出された左右両足のステップ長を用いて、左右両足のステップ長の非対称性を計算する。本実施形態の歩容計測システムは、算出された歩行者の左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、歩行者の身体状態を推定する。

【0095】

図２１は、本実施形態の歩容計測システム２の構成の一例を示すブロック図である。図２１のように、歩容計測システム２は、データ取得装置２１および計算装置２２を備える。データ取得装置２１と計算装置２２は、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、データ取得装置２１と計算装置２２は、単一の装置で構成してもよい。また、歩容計測システム２の構成からデータ取得装置２１を除き、計算装置２２だけで歩容計測システム２を構成してもよい。データ取得装置２１は、第１の実施形態のデータ取得装置１１と同様の構成である。以下においては、第１の実施形態とは異なる計算装置２２について、第１の実施形態との相違点に着目して説明する。

【0096】

〔計算装置〕
図２２は、計算装置２２の構成の一例を示すブロック図である。計算装置２２は、検出部２２１、ステップ長計算部２２３、非対称性計算部２２５、および推測部２２７を有する。

【0097】

検出部２２１は、履物に設置されたデータ取得装置２１（センサ）からセンサデータを取得する。検出部２２１は、センサデータを用いて、データ取得装置２１が設置された履物を履いた歩行者の歩行に伴う時系列データを生成する。検出部２２１は、生成した時系列データから、一歩行周期分または二歩行周期分の歩行波形データを抽出する。検出部２２１は、第１の実施形態の検出部１２１と同様の構成である。

【0098】

検出部２２１は、検出部２２１によって生成された歩行波形データから、データ取得装置２１が設置された履物を履いて歩行する歩行者の歩行イベントを検出する。例えば、検出部２２１は、足の動きに関する歩行波形データから、歩行イベントごとの特徴を抽出する。例えば、検出部２２１は、抽出された歩行イベントごとの特徴のタイミングを、それぞれの歩行イベントのタイミングとして検出する。

【0099】

ステップ長計算部２２３は、一歩行周期分のＹ方向軌跡の歩行波形から、爪先離地と踵接地の間の区間を、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形として抽出する。ステップ長計算部１２３は、足交差のタイミングを基準として、一歩分のＹ方向軌跡の歩行波形を用いて、右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Lを算出する。ステップ長計算部２２３は、第１の実施形態のステップ長計算部１２３と同様の構成である。

【0100】

非対称性計算部２２５は、検出部２２１によって検出された歩行イベントの時刻を特定する。非対称性計算部２２５は、特定された歩行イベントの時刻に基づいて、左右両足のステップ長の非対称性を算出する。例えば、非対称性計算部２２５は、特定された歩行イベントの時刻に基づいて、右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Lの差（ステップ差とも呼ぶ）の絶対値を、右足ステップ長Ｓ_Rと左足ステップ長Ｓ_Lの和（ストライド長とも呼ぶ）で割った値を、左右両足のステップ長の非対称性として算出する。

【0101】

非対称性計算部２２５は、ステップ差をストライド長で割った値を、左右両足のステップ長の非対称性としてもよい。左右両足のステップ長の非対称性が正の場合は右足ステップ長の方が大きく、左右両足のステップ長の非対称性が負の場合は左足ステップ長の方が大きいことになる。ステップ差をストライド長で割った値を用いれば、左右両足のステップ長の非対称性の正負に基づいて、右足ステップ長と左足ステップ長の大小関係を評価できる。

【0102】

推測部２２７は、非対称性計算部２２５が算出した左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、歩行者の身体状態を推測する。例えば、推測部２２７は、左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、歩行者のエネルギーコストや、疼痛の具合、筋力低下状況、脳卒中の回復度といった身体状態を推測する。推測部２２７は、推測した歩行者の身体状態を、図示しないシステムや装置に出力する。

【0103】

左右両足のステップ長の非対称性は、エネルギーコストの大きさの指標になりうる。例えば、メタボリックシンドロームの傾向があり、エネルギーコストが大きい人は、歩行が不安定であり、左右両足のステップ長の非対称性が大きい傾向がみられる。例えば、メタボリックシンドロームの経過観察下にある人に関して、左右両足のステップ長の非対称性が大きくなる傾向がある場合、その人が使用する携帯端末等に対して、診察を勧める通知を送信する。診察を勧める通知を閲覧した人が、その通知に応じて診察を受ければ、症状の悪化を低減できる可能性がある。

【0104】

左右両足のステップ長の非対称性は、脚の異常の進行状況の指標になりうる。例えば、いずれか一方の脚に、疼痛があったり、怪我や脳卒中等の後遺症があったりする場合、左右両足のステップ長の非対称性が大きくなる傾向がある。例えば、症状の経過観察下にある人に関して、左右両足のステップ長の非対称性が大きくなる傾向がある場合、その人が使用する携帯端末等に対して、診察を勧める通知を送信する。診察を勧める通知を閲覧した人が、その通知に応じて診察を受ければ、脚の異常に対して適切な処置を行うことができる可能性がある。例えば、症状の経過観察下にある人が通院する医療機関の管理者の管理端末に疼痛のレベルを送信する。疼痛のレベルを閲覧した管理者が、疼痛のレベルに応じたアドバイスを管理端末に入力し、管理端末からその人の携帯端末にそのアドバイスを送信する。そのアドバイスを閲覧した人が、そのアドバイスに応じて行動すれば、疼痛を軽減できる可能性がある。例えば、脳卒中のリハビリ中の人に関する左右両足のステップ長の非対称性を、医学療法士の管理端末に送信する。ステップ長の非対称性を閲覧した管理者が、非対称性の値や変化に応じて、リハビリの状況を確認できる。

【0105】

左右両足のステップ長の非対称性は、脚の筋力低下の指標になりうる。例えば、脚の筋力が低下している人は、歩行が不安定であり、左右両足のステップ長の非対称性が大きい傾向がみられる。例えば、脚の筋力に低下がみられる人に関して、左右両足のステップ長の非対称性が大きくなる傾向がある場合、その人が使用する携帯端末等に対して、脚の筋力のトレーニングを勧める通知を送信する。脚の筋力のトレーニングを勧める通知を閲覧した人が、その通知に応じてトレーニングをすれば、脚の筋力を向上できる可能性がある。

【0106】

左右両足のステップ長の非対称性は、健康や美容の指標になりうる。例えば、健康であり、歩容の美しい人は、歩行のバランスがよく、左右両足のステップ長の非対称性が小さい傾向がある。例えば、健康や美容を気遣う人に対して、左右両足の非対称性が小さくなるような歩行に関するアドバイスを、その人の携帯端末等に通知すれば、その人の歩容を改善できる可能性がある。

【0107】

推測部２２７は、歩行波形から抽出された特徴量を学習させた学習済みモデルを用いて、歩行者の身体状態を推定してもよい。例えば、推測部２２７は、学習対象の歩行波形から抽出された特徴量を学習させた学習済みモデルに、推測対象の歩行波形から抽出される特徴量を入力し、歩行者の身体状態を推測する。例えば、学習済みモデルは、学習対象の歩行波形から抽出された特徴量（予測子とも呼ぶ）を組み合わせた予測子ベクトルを学習させたモデルである。例えば、学習済みモデルは、３軸方向の加速度や、３軸方向の角速度、３軸方向の軌跡、３軸方向の足底角のうち少なくともいずれかの歩行波形から抽出された特徴量（予測子）を組み合わせた予測子ベクトルを学習させたモデルである。

【0108】

図２３は、学習装置２５が、予測子ベクトル（時間因子）と身体状態を学習する一例を示す概念図である。例えば、身体状態は、左右両足のステップ長の非対称性に関する指標である。図２４は、学習装置２５に学習させた学習済みモデル２５０に、歩行波形から抽出された特徴量１～ｎを入力し、身体状態が出力される一例を示す概念図である（ｎは自然数）。

【0109】

学習装置２５は、足の動きに関する物理量に基づく歩行波形から抽出された特徴量（予測子）を組み合わせた予測子ベクトルと、身体状態とを訓練データとした学習を行う。学習装置２５は、学習によって、実測された歩行波形から抽出された特徴量を入力した際に、身体状態を出力する学習済みモデル２５０を生成する。例えば、学習装置２５は、爪先離地や踵接地、脛骨垂直、足交差の発生時刻等の特徴量を説明変数とし、身体状態を応答変数とする教師あり学習によって、学習済みモデル２５０を生成する。例えば、学習装置２５は、爪先離地や踵接地、脛骨垂直、足交差の歩行イベントの発生時刻を学習済みモデル２５０に入力した際の学習済みモデル２５０からの出力を、身体状態の推測結果として出力する。

【0110】

（動作）
次に、本実施形態の歩容計測システム２の動作について図面を参照しながら説明する。以下においては、歩容計測システム２の計算装置２２が、歩行波形から検出された歩行イベントに基づいて計算された左右両足のステップ長の非対称性を用いて、歩行者の身体状態を推測する処理について説明する。以下においては、計算装置２２を動作の主体として説明する。図２５は、計算装置２２が、歩行者の身体状態を推測する処理について説明するためのフローチャートである。

【0111】

図２５において、まず、計算装置２２は、身体状態の推測対象の歩行波形を取得する（ステップＳ２０１）。

【0112】

次に、計算装置２２は、取得した歩行波形を用いて、左右両足のステップ長（右足ステップ長Ｓ_R、左足ステップ長Ｓ_L）を計算する（ステップＳ２０２）。

【0113】

次に、計算装置２２は、左右両足のステップ長の非対称性を算出する（ステップＳ２０３）。

【0114】

次に、計算装置２２は、左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、身体状態を推測する（ステップＳ２０４）。

【0115】

そして、計算装置２２は、推測された身体状態を出力する（ステップＳ２０５）。

【0116】

（適用例）
次に、本実施形態の歩容計測システム２の適用例について図面を参照しながら説明する。本適用例では、計算装置２２によって出力された身体状態に関する指標を表示させたり、健康管理システム等に送信させたりする例である。以下の例においては、歩行者の靴の中にデータ取得装置が設置され、そのデータ取得装置によって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータが、歩行者の所持する携帯端末に送信されるものとする。携帯端末に送信されたセンサデータは、携帯端末にインストールされたプログラムによってデータ処理されるものとする。

【0117】

図２６は、データ取得装置（図示しない）が設置された靴２００を履いた歩行者の携帯端末２１０の画面に、その歩行者の身体状態に関する情報を表示させる例である。図２６の例では、「非対称性が大きくなっています」という身体状態に関する情報を表示される。携帯端末２１０の画面に表示された身体状態に関する情報を閲覧した歩行者は、その情報に応じた行動をとることができる。例えば、携帯端末２１０の画面に表示された身体状態に関する情報を閲覧した歩行者は、その情報に応じて、医療機関等に自身の身体状態について連絡できる。例えば、携帯端末２１０の画面に表示された身体状態に関する情報を閲覧した歩行者は、その身体状態に応じて、脚の筋力をトレーニングするきっかけを得ることができる。

【0118】

図２７は、データ取得装置（図示しない）が設置された靴２００を履いた歩行者の携帯端末２１０の画面に、身体状態に応じたアドバイスを表示させる例である。例えば、疼痛のレベルやリハビリの回復度などに応じて、病院で診察を受けることを勧めるアドバイスを携帯端末２１０の画面に表示させる。例えば、疼痛のレベルやリハビリの回復度などに応じて、受診可能な医療機関のサイトへのリンク先や電話番号を携帯端末２１０の画面に表示させてもよい。

【0119】

図２８は、データ取得装置（図示しない）が設置された靴２００を履いた歩行者の携帯端末２１０から、身体状態に応じた情報を、医療機関等に設置された管理システムに送信する例である。例えば、管理システムを扱う医療従事者等は、歩行者の身体状態に応じて、その歩行者に対して診察を受けることを勧める情報を、管理システムを介して携帯端末２１０に送信する。例えば、診察を受けることを勧める情報を閲覧した歩行者は、その情報に応じて病院に診察を受けに出向くことができる。

【0120】

以上のように、本実施形態の歩容計測システムは、データ取得装置と計算装置を備える。データ取得装置は、空間加速度および空間角速度を計測し、計測した空間加速度および空間角速度に基づいてセンサデータを生成し、生成したセンサデータを計算装置に送信する。計算装置は、検出部、ステップ長計算部、非対称性計算部、および推測部を備える。検出部は、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された歩行波形から歩行イベントを検出する。ステップ長計算部は、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。非対称性計算部は、左右両足のステップ長の非対称性を計算する。推測部は、算出された左右両足のステップ長の非対称性に基づいて、歩行者の身体状態を推測する。例えば、非対称性計算部は、左右両足のステップ長の差を、左右両足のステップ長の和で割った値を、左右両足のステップ長の非対称性として算出する。

【0121】

本実施形態においては、歩行者の歩行波形から検出された歩行イベントの発生タイミングに基づいて左右両足のステップ長の非対称性を算出し、算出された非対称性を解析する。人間の身体状態は、左右両足のステップ長の非対称性に影響を及ぼすことがある。そのため、本実施形態によれば、歩行者の左右両足のステップ長の非対称性を解析することによって、その歩行者の身体情報を推測できる。

【0122】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る計算装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の計算装置は、各実施形態の計算装置を簡略化した構成である。

【0123】

図２９は、本実施形態の計算装置３２の構成の一例を示すブロック図である。計算装置３２は、検出部３２１とステップ長計算部３２３を備える。検出部３２１は、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて歩行波形を生成し、生成された歩行波形から歩行イベントを検出する。ステップ長計算部３２３は、検出された歩行イベントのタイミングに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。

【0124】

本実施形態においては、歩行者の一方の足部に設置されたセンサによって計測された足の動きに関する物理量に基づくセンサデータを用いて生成された時系列データから歩行波形を抽出し、抽出された歩行波形から両足の歩行イベントを検出する。そして、本実施形態においては、検出された歩行イベントに基づいて、左右両足のステップ長を計算する。そのため、本実施形態によれば、片足に装着されたセンサによって計測される足の動きに関する物理量に基づいて、左右両足のステップ長を高精度で算出できる。

【0125】

（ハードウェア）
ここで、実施形態に係る計算装置等の処理を実行するハードウェア構成について、図３０の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図３０の情報処理装置９０は、各実施形態の計算装置等の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

【0126】

図３０のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図３０においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

【0127】

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る計算装置による処理を実行する。

【0128】

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

【0129】

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

【0130】

入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

【0131】

情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

【0132】

また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。

【0133】

以上が、本発明の各実施形態に係る計算装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図３０のハードウェア構成は、各実施形態に係る計算装置の演算処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る計算装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。

【0134】

さらに、各実施形態に係るプログラムを記録した非一過性の記録媒体（プログラム記録媒体とも呼ぶ）も本発明の範囲に含まれる。例えば、記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。

【0135】

各実施形態の計算装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の計算装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。

【0136】

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0137】

１、２ 歩容計測システム
１１、２１ データ取得装置
１２、２２、３２ 計算装置
１１１ 加速度センサ
１１２ 角速度センサ
１１３ 制御部
１１５ データ送信部
１２１、２２１、３２１ 検出部
１２３、２２３、３２３ ステップ長計算部
２２５ 非対称性計算部
２２７ 推測部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】