JP2022013405A - 推定装置、推定方法、プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】歩行運動における左右の立脚期間の差に基づく下肢の異常のリスクを推定する推定装置、推定方法、プログラムを提供する。【解決手段】両足それぞれに装着した靴底に設けられた第一センサ装置２および第二センサ装置３から得られたセンシング情報が示す加速度または、圧力値に基づいて両足それぞれの立脚期間を推定装置１によって取得し、両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢の異常リスクを推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、推定装置、推定方法、プログラムに関する。
健康管理のために、下肢運動の変化をモニタして下肢の異常を判定することが行われている。関連する技術として特許文献１、特許文献２の技術が開示されている。特許文献１には、脛骨部に加速度センサを着用し、波形パワースペクトルから下肢異常を推定する技術が開示されている。また特許文献２には、両足それぞれに複数のセンサユニットを装着し、同期化した両足の波形を計測する技術が開示されている。
特許第４３５０３９４号 特許第５５８６０５０号
近年、歩行時の下肢接地期間（立脚期間）の左右の隔たりにより、立脚期間が短い側の下肢の骨密度が低下すること報告されている。骨密度が低下することは、骨の脆弱性を引き起こし、易骨折と成り得る。また、左右の隔たりはバランス能力の低下を示す。このような左右の隔たりから生じる障害を検知することが望まれている。
そこでこの発明は、上述の課題を解決する推定装置、推定方法、プログラムを提供することを目的としている。
本実施形態の第一の態様によれば、推定装置は、両足それぞれの立脚期間を取得する取得部と、前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する推定部と、を備えることを特徴とする。
本実施形態の第二の態様によれば、推定方法は、両足それぞれの立脚期間を取得し、前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定することを特徴とする。
本実施形態の第三の態様によれば、プログラムは、 推定装置のコンピュータを、両足それぞれの立脚期間を取得する取得手段、前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する推定手段、として機能させることを特徴とする。
本発明によれば、歩行運動における左右の立脚期間の差に基づく下肢の異常のリスクを推定することができる。
本発明の一実施形態による下肢異常リスク判定システムの概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサのハードウェア構成図である。 第一の実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態による立脚期間を説明する第一の図である。 本発明の一実施形態による立脚期間を説明する第二の図である。 本発明の一実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサの利用例を示す図である。 本発明の一実施形態による靴底に備わるセンサ装置の概要を示す図である。 第一の実施形態による下肢異常リスク判定システムにおける各装置の処理フローを示す図である。 第二の実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサの機能ブロック図である。 第二の実施形態による下肢異常リスク判定システムの処理フローを示す図である。 本発明の一実施形態による足部の背屈状態と底屈状態を示す図である。 第三の実施形態による立脚期間の計算の概要を示す図である。 第四の実施形態による靴底に備わるセンサ装置の概要を示す図である。 第四の実施形態による立脚期間の計算の概要を示す図である。 他の実施形態による下肢異常リスク判定システムの概略構成を示す図である。 推定装置の最小構成を示す図である。 最小構成による推定装置の処理フローを示す図である。
以下、本発明の一実施形態による下肢異常リスク判定システムを図面を用いて説明する。
図１は同実施形態による下肢異常リスク判定システムの概略構成を示す図である。
図１で示すように、下肢異常リスク判定システム１００は、少なくとも、推定装置１、第一センサ装置２、第二センサ装置３により構成される。推定装置１は、第一センサ装置２、第二センサ装置３と各センサが検出したセンシング情報と、を取得するために通信接続する。
第一センサ装置２と第二センサ装置３は、左右の各靴底にそれぞれ装着され、足の加速度または角速度を計測し、その加速度または角速度に基づいて算出した各足の立脚期間の情報を、推定装置１へ送信する。推定装置１は、第一センサ装置２や第二センサ装置３のそれぞれから立脚期間の情報を受信して、それらの立脚期間の情報に基づいて、下肢異常のリスクを判定する。
推定装置１は、スマートフォンなどの携帯端末であってよい。また推定装置１は、第一センサ装置２や第二センサ装置３からセンシング情報を受信して、下肢異常のリスクを判定できる装置であれば、どの様な装置であってもよい。例えば推定装置１は遠隔に設けられたサーバ装置であってもよい。
図２は、推定装置、第一センサ、第二センサのハードウェア構成図である。
推定装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、記憶部１０４、ＲＴＣ回路１０５、通信装置１０６等の各ハードウェアを備えたコンピュータである。
また、第一センサ装置２は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶部２０４、ＲＴＣ回路２０５、通信装置２０６、センサ２０７等の各ハードウェアを備えたコンピュータである。
また、第二センサ装置３は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、記憶部３０４、ＲＴＣ回路３０５、通信装置３０６、センサ３０７等の各ハードウェアを備えたコンピュータである。
本実施形態においては、第一センサ装置２のセンサ２０７と、第二センサ装置３のセンサ３０７は、ユーザが歩行した際の足の動きに基づく加速度や角速度をセンシングする慣性計測ユニット（ＩＭＵ；Inertial Measurement Unit）により構成される。
＜第一の実施形態＞
図３は、第一の実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサの機能ブロック図である。
推定装置１は、予め記憶する下肢異常リスク判定プログラムを実行する。これにより推定装置１は、少なくとも制御部１１、取得部１２、リスク推定部１３、出力部１４、の各機能を発揮する。
推定装置１の制御部１１は、推定装置１の他の機能部を制御する。
推定装置１の取得部１２は、両足それぞれの立脚期間の情報を取得する。
推定装置１のリスク推定部１３は、両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する。
また第一センサ装置２は、予め記憶するセンシングプログラムを実行する。これにより第一センサ装置２は、少なくとも、制御部２１、センシング部２２、立脚期間計算部２３、送信部２４、を備える。
第一センサ装置２の制御部２１は、第一センサ装置２の他の機能部を制御する。
第一センサ装置２のセンシング部２２は、ユーザが歩行した際の左足の動きに基づく加速度や角速度をＩＭＵ等のセンサ２０７から取得する。
立脚期間計算部２３は、左足の加速度や角速度に基づいて、左足の立脚期間を検出する。
第一センサ装置２の送信部２４は、左足の立脚期間の情報を推定装置１へ送信する。
また第二センサ装置３は、予め記憶するセンシングプログラムを実行する。これにより第二センサ装置３は、少なくとも、制御部３１、センシング部３２、立脚期間計算部３３、送信部３４、を備える。
第二センサ装置３の制御部３１は、第二センサ装置３の他の機能部を制御する。
第二センサ装置３のセンシング部３２は、ユーザが歩行した際の右足の動きに基づく加速度や角速度をＩＭＵ等のセンサ３０７から取得する。
立脚期間計算部３３は、右足の加速度や角速度に基づいて、右足の立脚期間を検出する。
第二センサ装置３の送信部３４は、右足の立脚期間の情報を推定装置１へ送信する。
図４は歩行期間を説明する第一の図である。
図４は、人の歩行運動における左足と右足の立脚期間と遊脚期間を示す図である。歩行運動の運動周期の一周期を０％から１００％で表し、一方の足の踵が着地する際の時刻を０％、同じ足の踵が次に着地する際の時刻を１００％とする。この歩行運動の運動周期において、右足の踵が着地した時刻から右のつま先が離地する時刻までを右足の立脚期間、左足の踵が着地した時刻から左つま先が離地する時刻までを左足の立脚期間と呼ぶ。
図５は立脚期間を説明する第二の図である。
図５は左足と右足の歩行運動の運動周期における垂直軸の加速度を示しており、横軸に時間、縦軸に加速度を表す。なおマイナスの加速度は下方への加速度、プラスの加速度は上方への加速度を示す。また図５において実線は左足の加速度の推移、点線は右足の加速度の推移を示す。
時刻ｔ１１は左足の着地直前のタイミングを示し、また時刻ｔ１２は左足の離地直後のタイミングを示す。時刻ｔ１１の着地直前のタイミングでは下方加速度が閾値Ａを越えてピークとなり、また時刻ｔ１２の離地直後のタイミングでは上方加速度が閾値Ｂを超えてピークとなる。本実施形態においては第一センサ装置２が、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２とを検出し、その時間差に基づいて左足の立脚期間を計算する。第一センサ装置２は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ１１と時刻ｔ１２の時間差の平均等の統計値を左足の立脚期間と計算してよい。
また時刻ｔ２１は右足の着地直前のタイミングを示し、また時刻ｔ２２は右足の離地直後のタイミングを示す。時刻ｔ２１の着地直前のタイミングでは下方加速度が閾値Ａを越えてピークとなり、また時刻ｔ２２の離地直後のタイミングでは上方加速度が閾値Ｂを超えてピークとなる。本実施形態においては第二センサ装置３が、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２とを検出し、その時間差に基づいて右足の立脚期間を計算する。第二センサ装置３は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ２１と時刻ｔ２２の時間差の平均等の統計値を右足の立脚期間と計算してよい。
図６は、推定装置、第一センサ、第二センサの利用例を示す図である。
一例として推定装置１はユーザが携帯する。そして第一センサ装置２は、左足の靴のインソール内、ユーザの左足の土踏まず近傍に装着される。また第二センサ装置３は、右足の靴のインソール内、ユーザの右足の土踏まず近傍に装着される。そして、第一センサ装置２と第二センサ装置３は、ユーザの歩行による足の動きに応じて検出した加速度や角速度に基づいて、立脚期間を計算し推定装置１へ送信する。
図７は靴底に備わるセンサ装置の概要を示す図である。
図７で示すように第一センサ装置２と、第二センサ装置３とは、靴の底に設けられる。第一センサ装置２と、第二センサ装置３とは無線通信により、推定装置１と通信接続する。
図８は、第一の実施形態による下肢異常リスク判定システムにおける各装置の処理フローを示す図である。
ユーザは、第一センサ装置２と第二センサ装置３の電源をＯＮにする（ステップＳ１０１）。これにより第一センサ装置２の通信装置２０６と、第二センサ装置３の通信装置３０６は、接続確立信号を送信する（ステップＳ１０２）。これら通信装置２０６、３０６は、一例としてはＢＬＥ（Bluetooth Low Energy；登録商標）やＷｉｆｉ（登録商標）などの無線通信の機能を備えて他の装置と通信接続する。
ユーザは、推定装置１を操作して、第一センサ装置２との通信接続を許可する。これにより推定装置１と、第一センサ装置２とが通信接続する（ステップＳ１０３）。同様にユーザは、推定装置１を操作して、第二センサ装置３との通信接続を許可する。これにより推定装置１と、第二センサ装置３とが通信接続する（ステップＳ１０４）。ユーザは推定装置１に処理の開始を指示する。すると推定装置１の制御部１１は、第一センサ装置２と第二センサ装置３との間で時刻を同期する（ステップＳ１０５）。これにより第一センサ装置２と第二センサ装置３と推定装置１とが計時する時刻が一致する。つまり推定装置１の制御部１１は、時刻の同期処理部の機能を有する。制御部１１は第一センサ装置２に対して左足の立脚期間の出力要求を送信し、第二センサ装置３に対して右足の立脚期間の出力要求を送信する（ステップＳ１０６）。
第一センサ装置２はセンシング部２２がセンサ２０７から加速度を取得する。立脚期間計算部２３は左足の立脚期間を計算する（ステップＳ１０７）。そして送信部２４が左足の立脚期間の示す時間の情報を推定装置１へ送信する（ステップＳ１０８）。第一センサ装置２は、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに算出した左足の各立脚期間の示す時間の情報を推定装置１へ送信してもよい。同様に、第二センサ装置３はセンシング部３２がセンサ３０７から加速度を取得する。立脚期間計算部３３は右足の立脚期間を計算する（ステップＳ１０９）。そして送信部３４が右足の立脚期間の示す時間の情報を推定装置１へ送信する（ステップＳ１１０）。第二センサ装置３は、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに算出した右足の各立脚期間の示す時間の情報を推定装置１へ送信してもよい。第一センサ装置２や第二センサ装置３は１分間などの所定期間における立脚期間の統計情報を算出した場合には、それらの統計情報を複数回に亘って、推定装置１へ送信するようにしてよい。
推定装置１は、第一センサ装置２から左足の立脚期間の時間の情報を受信する。また推定装置１は、第二センサ装置３から右足の立脚期間の時間の情報を受信する。そして、推定装置１の取得部１２は、左足の立脚期間の時間の情報と、右足の立脚期間の時間の情報とを取得する。推定装置１のリスク推定部１３は、第一センサ装置２と第二センサ装置３から複数の立脚期間の時間の情報を取得する。リスク推定部１３は、第一センサ装置２から取得した複数の左足の立脚期間の時間の平均を、左足の立脚期間の時間と算出する。またリスク推定部１３は、第二センサ装置３から取得した複数の右足の立脚期間の時間の平均を、右足の立脚期間の時間と算出する。リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標を算出する（ステップＳ１１１）。リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標に基づいて、下肢異常のリスクを推定する（ステップＳ１１２）。
具体的には、リスク推定部１３は、非対象指標が示す時間の長さと閾値とに基づいて、リスクのレベルを特定する。例えば非対象指標が示す時間Ｔと閾値ａ，ｂ，ｃ，ｄ（０＜ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ）とを比較して、非対象指標の時間Ｔが、ａ≦Ｔ＜ｂである場合にはレベル１、ｂ≦Ｔ＜ｃである場合にはレベル２、ｃ≦Ｔ＜ｄである場合にはレベル３と特定する。リスク推定部１３は、例えば推定装置１がスマートフォンであれば、液晶ディスプレイに、特定した下肢異常リスクのレベルを表示する（ステップＳ１１３）。
リスク推定部１３は、他の手法によって、下肢異常リスクのレベルを特定してもよい。例えばリスク推定部１３は、非対称指標が示す時間の長さと、実際の障害の発生事象や障害のレベルとの関係を用いて機械学習し、非対称指標が示す時間に応じた下肢異常リスクのレベルや、障害を算出するようにしてもよい。
以上、下肢異常リスク判定システムの第一の実施形態について説明したが、上述の処理によれば、左右の立脚期間に基づいて、下肢異常リスクを推定することが可能となる。
＜第二の実施形態＞
上述の処理においては、各センサ装置が足の立脚期間を計算している。しかしながら、推定装置１が立脚期間を計算してもよい。以下、推定装置１が立脚期間を計算する場合の実施例について説明する。
図９は、第二の実施形態による推定装置、第一センサ、第二センサの機能ブロック図である。
第二の実施形態による下肢異常リスク判定システムでは、推定装置１が、左足情報取得部１２１、右足情報取得部１２２、左足立脚期間計算部１４１、右足立脚期間計算部１４２、リスク推定部１３を備える。
左足情報取得部１２１は、第一センサ装置２からセンシング情報を取得する。
右足情報取得部１２２は、第二センサ装置３からセンシング情報を取得する。
左足立脚期間計算部１４１は、左足の立脚期間を計算する。
右足立脚期間計算部１４２は、右の立脚期間を計算する。
リスク推定部１３は、第一の実施形と同様に、下肢異常のリスクを推定する。
また第二の実施形態による下肢異常リスク判定システムでは、第一センサ装置２と、第二センサ装置３は、立脚期間計算部を備えず、第一センサ装置２が、制御部２１、センシング部２２、送信部２４を備え、第二センサ装置３が、制御部３１、センシング部３２、送信部３４を備える。
図１０は、第二の実施形態による下肢異常リスク判定システムの処理フローを示す図である。
第一の実施形態と同様に、ユーザは、第一センサ装置２と第二センサ装置３の電源をＯＮにする（ステップＳ２０１）。これにより第一センサ装置２の通信装置２０６と、第二センサ装置３の通信装置３０６は、接続確立信号を送信する（ステップＳ２０２）。これら通信装置２０６、３０６は、一例としてはＢＬＥ（Bluetooth Low Energy；登録商標）やＷｉｆｉ（登録商標）などの無線通信の機能を備えて他の装置と通信接続する。
ユーザは、推定装置１を操作して、第一センサ装置２との通信接続を許可する。これにより推定装置１と、第一センサ装置２とが通信接続する（ステップＳ２０３）。同様にユーザは、推定装置１を操作して、第二センサ装置３との通信接続を許可する。これにより推定装置１と、第二センサ装置３とが通信接続する（ステップＳ２０４）。ユーザは推定装置１に処理の開始を指示する。すると推定装置１の制御部１１は、第一センサ装置２と第二センサ装置３との間で時刻を同期する（ステップＳ２０５）。これにより第一センサ装置２と第二センサ装置３と推定装置１とが計時する時刻が一致する。つまり推定装置１の制御部１１は、時刻の同期処理部の機能を有する。制御部１１は第一センサ装置２に対して左足の立脚期間の出力要求を送信し、第二センサ装置３に対して右足の立脚期間の出力要求を送信する（ステップＳ２０６）。
第一センサ装置２は、推定装置１からの出力要求に基づいて少なくとも左足の加速度を含む第一センシング情報を所定の間隔で繰り返し推定装置１へ送信する（ステップＳ２０７）。また同様に第二センサ装置３は、推定装置１からの出力要求に基づいて少なくとも右足の加速度を含む第二センシング情報を所定の間隔で繰り返し推定装置１へ送信する（ステップＳ２０８）。推定装置１は、第一センサ装置２から送信された第一センシング情報と、第二センサ装置３から送信された第二センシング情報とを受信する。
左足情報取得部１２１は、第一センシング情報を繰り返し取得し、左足立脚期間計算部１４１へ出力する。また右足情報取得部１２２は、第二センシング情報を繰り返し取得し、右足立脚期間計算部１４２へ出力する。
左足立脚期間計算部１４１は、繰り返し取得した第一センシング情報に含まれる加速度の値を順次比較して、足を下げる方向の下方加速度（マイナスの加速度）が閾値Ａを越えてピークを示した際の時刻ｔ１１を特定する。左足立脚期間計算部１４１は、繰り返し取得した第一センシング情報に含まれる加速度の値を順次比較して、足を上げる方向の上方加速度（プラスの加速度）が閾値Ｂを越えてピークを示した際の時刻ｔ１２を特定する。左足立脚期間計算部１４１は、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２の差を示す、左足の立脚期間Ｔ１を計算する（ステップＳ２０９）。左足立脚期間計算部１４１は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに左足の立脚期間Ｔ１を計算する。左足立脚期間計算部１４１は、計算した左足の立脚期間Ｔ１を順次、リスク推定部１３へ出力する。
同様に、右足立脚期間計算部１４２は、繰り返し取得した第二センシング情報に含まれる加速度の値を順次比較して、足を下げる方向の下方加速度（マイナスの加速度）が閾値Ａを越えてピークを示した際の時刻ｔ２１を特定する。右足立脚期間計算部１４２は、繰り返し取得した第二センシング情報に含まれる加速度の値を順次比較して、足を上げる方向の上方加速度（プラスの加速度）が閾値Ｂを越えてピークを示した際の時刻ｔ２２を特定する。右足立脚期間計算部１４２は、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２の差を示す、右足の立脚期間Ｔ２を計算する（ステップＳ２１０）。右足立脚期間計算部１４２は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに右足の立脚期間Ｔ２を計算する。右足立脚期間計算部１４２は、計算した右足の立脚期間Ｔ２を順次、リスク推定部１３へ出力する。
リスク推定部１３は、左足立脚期間計算部１４１から取得した複数の左足の立脚期間Ｔ１の時間の平均を、左足の立脚期間の時間と算出する。またリスク推定部１３は、右足立脚期間計算部１４２から取得した複数の右足の立脚期間の時間Ｔ２の平均を、右足の立脚期間の時間と算出する。リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標を算出する。リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標に基づいて、下肢異常のリスクを推定する。この推定の具体例は第一の実施形の処理と同様である。
つまり、リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標を算出する（ステップＳ２１１）。リスク推定部１３は、左足の立脚期間の時間と、右足の立脚期間との差を示す、立脚期間の非対象指標に基づいて、下肢異常のリスクを推定する（ステップＳ２１２）。そしてリスク推定部１３は、上述の実施形態と同様に、推定装置１がスマートフォンであれば、液晶ディスプレイに、特定した下肢異常リスクのレベルを表示する（ステップＳ２１３）。
＜第三の実施形態＞
第一センサ装置２と第二センサ装置３とは、上述したように加速度と角速度とをセンシングすることができる。この場合、加速度と角速度とを用いて足の角度を算出することができる。より具体的には、推定装置１は、センシング情報に含まれる足の左右方向の加速度、上下方向の加速度、前後方向の加速度、足部の上下回転角速度、左右回転角速度、内外回転角速度を取得する。なお、足裏面と脚部とを垂直にした場合の、踵とつま先とを結ぶ第一軸と、脚部に平行で足首を通る第二軸と、第一軸と第二軸に垂直な第三軸とする。この場合に、第三軸回りの回転の角速度を足部の上下回転角速度と呼ぶ。また第二軸回りの回転の角速度を足部の左右回転角速度と呼ぶ。また第一軸回り回転の角速度を内外回転角速度と呼ぶ。そして、推定装置１は、角度算出プログラムを用いて、第三軸回りの角度を示す足部の上下回転角度、第二軸回りの角度を示す左右回転角度、第三軸回りの角度を示す内外回転角度を算出する。角度算出プログラムは、例えばＭａｄｇｗｉｃｋフィルタなどが知られており、公知の技術を利用すればよい。推定装置１は、上下回転角度、左右回転角度、内外回転角度のうち、上下回転角度を用いて、立脚期間を計算する。
図１１は足部の背屈状態と底屈状態を示す図である。
つまり歩行運動において踵を着地するタイミングにおいては踵とつま先を結ぶ第一軸が足首を支点としてつま先方向を上げた背屈状態（Ｂ）となる。また歩行運動において離地するタイミングにおいては第一軸が足首を支点としてつま先方向を下げた底屈状態（Ａ）となる。しかしながら、疾患により立脚期における各タイミングは、必ずしも最大の背屈角度と底屈角度となる時点と一致しない。このような問題に対し、立脚期間計算部２３（３３）事前に計測した立脚期開始・終了のタイミングと歩行時の足関節角度の関係を機械学習によって推定モデルを作成し、計測時角度情報を入力し、立脚期開始・終了を推定することにより解決する。
図１２は第三の実施形態による立脚期間の計算の概要を示す図である。
図１２は左足と右足の歩行運動の運動周期における足部の上下回転角度を示しており、横軸に時間、縦軸に上下回転角度を表す。なおプラスの上下回転角度が背屈状態、マイナスの上下回転角度が底屈状態を示す。また図５において実線は左足の上下回転角度の推移、点線は右足の上下回転角度の推移を示す。
時刻ｔ１３は左足の着地直前のタイミングを示し、また時刻ｔ１４は左足の離地直後のタイミングを示す。時刻ｔ１３の着地直前のタイミングでは上下回転角度がプラス方向に最も大きいピークとなり、また時刻ｔ１４の離地直後のタイミングでは上下回転角度がマイナス方向に最も大きいピークとなる。そして、推定装置１は、第一センシング情報に基づいて上下回転角度を短時間の間隔で繰り返し算出し、時刻ｔ１３と時刻ｔ１４の差を左足の立脚期間と算出する。推定装置１は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ１３と時刻ｔ１４の時間差の平均等の統計値を左足の立脚期間と計算してよい。また推定装置１は、第二センシング情報に基づいて上下回転角度を短時間の間隔で繰り返し算出し、時刻ｔ２３と時刻ｔ２４の差を右足の立脚期間と算出する。推定装置１は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ２３と時刻ｔ２４の時間差の平均等の統計値を右足の立脚期間と計算してよい。
より具体的には、推定装置１の左足立脚期間計算部１４１は、繰り返し取得した第一センシング情報に含まれる加速度や角速度に基づいて算出した上下回転角度の値を順次比較して、上下回転角度がプラス側のピークを示す時刻ｔ１３を特定する。また左足立脚期間計算部１４１は、繰り返し取得した第一センシング情報に含まれる加速度と角速度に基づいて算出した上下回転角度の値を順次比較して、上下回転角度がマイナス側のピークを示す時刻ｔ１４を特定する。左足立脚期間計算部１４１は、時刻ｔ１３と時刻ｔ１４の差を示す、左足の立脚期間Ｔ１を計算する。左足立脚期間計算部１４１は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに左足の立脚期間Ｔ１を計算する。左足立脚期間計算部１４１は、計算した左足の立脚期間Ｔ１を順次、リスク推定部１３へ出力する。
同様に、推定装置１の右足立脚期間計算部１４２は、繰り返し取得した第二センシング情報に含まれる加速度や角速度に基づいて算出した上下回転角度の値を順次比較して、上下回転角度がプラス側のピークを示す時刻ｔ２３を特定する。また右足立脚期間計算部１４２は、繰り返し取得した第二センシング情報に含まれる加速度と角速度に基づいて算出した上下回転角度の値を順次比較して、上下回転角度がマイナス側のピークを示す時刻ｔ２４を特定する。右足立脚期間計算部１４２は、時刻ｔ２３と時刻ｔ２４の差を示す、右足の立脚期間Ｔ２を計算する。右足立脚期間計算部１４２は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに右足の立脚期間Ｔ２を計算する。右足立脚期間計算部１４２は、計算した右足の立脚期間Ｔ２を順次、リスク推定部１３へ出力する。
以降のリスク推定部１３の処理は上述の他の実施形態と同様である。なお第一の実施形態と同様に、上下回転角度を用いた左足立脚期間計算部１４１の立脚期間Ｔ１の計算を、第一センサ装置２が行うようにしてもよい。また同様に、上下回転角度を用いた右足立脚期間計算部１４２の立脚期間Ｔ２の計算を、第二センサ装置３が行うようにしてもよい。
＜第四の実施形態＞
図１３は第四の実施形態による靴底に備わるセンサ装置の概要を示す図である。
図１３で示すように第一センサ装置２と、第二センサ装置３とは、靴の底に設けられ、さらに第四の実施形態では、左足の靴底のつま先近傍と踵近傍のそれぞれに感圧センサ２０１、２０２が設けられ、また右足の靴底のつま先近傍と踵近傍のそれぞれに感圧センサ３０１、３０２が設けられる。第一センサ装置２は、感圧センサ２０１、２０２から得た圧力値を含むセンシング情報を、推定装置１へ送信する。また第二センサ装置３は、感圧センサ３０１、３０２から得た圧力値を含むセンシング情報を、推定装置１へ送信する。
図１４は第四の実施形態による立脚期間の計算の概要を示す図である。
図１４は左足と右足の歩行運動の運動周期における各感圧センサの圧力値を示している。各感圧センサが閾値Ｃ以上の圧力値を示している場合には、足が着地していることを示す。
実線は右足の感圧センサ３０１と感圧センサ３０２から得た圧力値の合計値の時間推移を示す。時刻ｔ１５は、右足の踵の感圧センサ３０１の圧力値が増加して合計値が閾値Ｃを越えたタイミングを示す。また時刻ｔ１６は、右足のつま先の感圧センサ３０２の圧力値が減少して合計値が閾値Ｃを下回ったタイミングを示す。そして、推定装置１は、第一センシング情報に基づいて圧力値の合計値を、短時間の間隔で繰り返し算出し、時刻ｔ１５と時刻ｔ１６の差を右足の立脚期間と算出する。推定装置１は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ１５と時刻ｔ１６の時間差の平均等の統計値を右足の立脚期間と計算してよい。
破線は左足の感圧センサ２０１と感圧センサ２０２から得た圧力値の合計値の時間推移を示す。時刻ｔ２５は、左足の踵の感圧センサ２０１の圧力値が増加して合計値が閾値Ｃを越えたタイミングを示す。また時刻ｔ２６は、左足のつま先の感圧センサ２０２の圧力値が減少して合計値が閾値Ｃを下回ったタイミングを示す。そして、推定装置１は、第二センシング情報に基づいて圧力値の合計値を、短時間の間隔で繰り返し算出し、時刻ｔ２５と時刻ｔ２６の差を左足の立脚期間と算出する。推定装置１は歩行運動の各運動周期における時刻ｔ２５と時刻ｔ２６の時間差の平均等の統計値を左足の立脚期間と計算してよい。
より具体的には、推定装置１の左足立脚期間計算部１４１は、繰り返し取得した第一センシング情報に含まれる踵とつま先の圧力値の合計値を順次比較して、その合計値が閾値Ｃに達した時刻ｔ２５と、合計値が閾値Ｃを越えた状態から閾値Ｃを下回る時刻ｔ２６を特定する。左足立脚期間計算部１４１は、時刻ｔ２５と時刻ｔ２６の差を示す、左足の立脚期間Ｔ１を計算する。左足立脚期間計算部１４１は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに左足の立脚期間Ｔ１を計算する。左足立脚期間計算部１４１は、計算した左足の立脚期間Ｔ１を順次、リスク推定部１３へ出力する。
同様に、推定装置１の右足立脚期間計算部１４２は、繰り返し取得した第二センシング情報に含まれる踵とつま先の圧力値の合計値を順次比較して、その合計値が閾値Ｃに達した時刻ｔ１５と、合計値が閾値Ｃを越えた状態から閾値Ｃを下回る時刻ｔ１６を特定する。右足立脚期間計算部１４２は、時刻ｔ１５と時刻ｔ１６の差を示す、右足の立脚期間Ｔ２を計算する。右足立脚期間計算部１４２は、同様に、ユーザの歩行運動の運動周期ごとに右足の立脚期間Ｔ２を計算する。右足立脚期間計算部１４２は、計算した右足の立脚期間Ｔ２を順次、リスク推定部１３へ出力する。
以降のリスク推定部１３の処理は上述の他の実施形態と同様である。なお第一の実施形と同様に、足裏の圧力値を用いた左足立脚期間計算部１４１の立脚期間Ｔ１の計算を、第一センサ装置２が行うようにしてもよい。また同様に、足裏の圧力値を用いた右足立脚期間計算部１４２の立脚期間Ｔ２の計算を、第二センサ装置３が行うようにしてもよい。
図１５は他の実施形態による下肢異常リスク判定システムの概略構成を示す図である。
下肢異常リスク判定システム１００は、さらにサーバ装置４を備え、サーバ装置４が、上述した推定装置１の処理の一部を行うようにしてもよい。つまり、サーバ装置４は、上述の推定装置１について説明した、立脚期間の計算処理、下肢異常リスクの推定処理、の少なくとも一つの処理を行うようにしてよい。この場合、サーバ装置４はその処理を行う為の情報を、推定装置１を介して受信し、処理の結果を推定装置１へ返信する。そして、推定装置１はサーバ装置４から返信された情報に基づいて、下肢異常のリスク推定の結果を出力する。
図１６は推定装置の最小構成を示す図である。
図１７は最小構成による推定装置の処理フローを示す図である。
推定装置１は、少なくとも取得部と、推定部とを備える。
取得部は、両足それぞれの立脚期間を取得する（ステップＳ１７１）。
推定部は、両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する（ステップＳ１７２）。
上述の各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１・・・推定装置
２・・・第一センサ装置
３・・・第二センサ装置
４・・・サーバ装置
１１，２１・・・制御部
１２・・・取得部
１３・・・リスク推定部
２１，３１・・・制御部
２２，３２・・・センシング部
２３，３３・・・立脚期間計算部
２４，３４・・・送信部
１２１・・・左足情報取得部
１２２・・・右足情報取得部
１４１・・・左足立脚期間計算部
１４２・・・右足立脚期間計算部

Claims (6)

  1. 両足それぞれの立脚期間を取得する取得部と、
    前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する推定部と、
    を備える推定装置。
  2. 前記両足それぞれに装着した靴底に設けられた各センサから得られたセンシング情報に基づいて前記立脚期間を計算する立脚期間計算部と、
    を備える請求項１に記載の推定装置。
  3. 前記立脚期間計算部は、前記センシング情報が示す加速度に基づいて前記両足それぞれの立脚期間を計算する
    請求項２に記載の推定装置。
  4. 前記立脚期間計算部は、前記センシング情報が示す圧力値に基づいて前記両足それぞれの立脚期間を計算する
    請求項２に記載の推定装置。
  5. 両足それぞれの立脚期間を取得し、
    前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する
    推定方法。
  6. 推定装置のコンピュータを、
    両足それぞれの立脚期間を取得する取得手段、
    前記両足それぞれの立脚期間の差に基づいて下肢異常リスクを推定する推定手段、
    として機能させるプログラム。
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