JP6371618B2 - 脚部状態検出装置、脚部状態検出方法、及び脚部状態検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出装置、脚部状態検出方法、及び脚部状態検出プログラムに関する。

従来、例えば高齢者等の被験者の運動機能と認知機能とを同時に向上させるための訓練として、Rhythmic Stepping Exercise（ＲＳＥ）等が提案されている。ＲＳＥでは、被験者の立ち位置と当該立ち位置を中心とする前後左右の各位置とに計５つのマスが用意され、被験者には、次々と指示されるマスの中にできるだけ早く移動するという課題が与えられる。ＲＳＥのような訓練を実施する被験者の脚部の移動軌跡を計測可能な歩行計測システムとして、例えば非特許文献１に示すように、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ：Laser Range Finder）を用いた歩行計測システムが知られている。このような歩行計測システムでは、被験者の歩行動作やステップ動作の正確性及び反応速度等を人手によらず検出することが図られている。

小澤 真裕美，萬 礼応，松村 哲哉，高橋 正樹著「レーザレンジファインダを用いた歩行計測システムの提案」日本機械学会論文集（Ｃ編）79巻801号（2013−5）、p.1550−1560

ところで、上述のＲＳＥの試行中に被験者が転倒してしまうことを防止するために、被験者にＲＳＥを試行させる前に、被験者の運動機能がＲＳＥを行うために十分であるか否かの評価を行うことが好ましい。被験者の運動機能を短時間で簡易に評価可能な試験として、片足立ち試験がある。片足立ち試験では、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における被験者の動作（片足立ち動作）の正確性（即ち、被験者の運動機能）が評価される。上記従来技術においては、歩行動作やステップ動作の検出を主に想定しているところ、上述の片足立ち動作は歩行動作やステップ動作とは異なる特性を備えるものであることから、片足立ち動作における遊脚の状態を精度良く検出することができないおそれがある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、被験者の片足立ち動作における遊脚の状態を精度良く検出することができる脚部状態検出装置、脚部状態検出方法、及び脚部状態検出プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る脚部状態検出装置は、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出装置であって、床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得部と、距離情報取得部で取得された距離情報に少なくとも基づいて、遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得部と、脚幅情報取得部で取得された脚幅情報に基づいて、遊脚の踵が床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出部と、を備える。離踵検出部は、両足立ち姿勢から被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を遊脚の踵が床面から離れた離踵時刻とする。

本発明に係る脚部状態検出方法は、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出方法であって、床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得ステップと、距離情報取得ステップで取得された距離情報に少なくとも基づいて、遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得ステップと、脚幅情報取得ステップで取得された脚幅情報に基づいて、遊脚の踵が床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出ステップと、を含む。離踵検出ステップでは、両足立ち姿勢から被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を遊脚の踵が床面から離れた離踵時刻とする。

本発明に係る脚部状態検出プログラムは、床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得部と接続されるコンピュータを、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出装置の一部として機能させる脚部状態検出プログラムである。脚部状態検出プログラムは、コンピュータを、距離情報取得部で取得された距離情報に少なくとも基づいて、遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得部と、脚幅情報取得部で取得された脚幅情報に基づいて、遊脚の踵が床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出部として機能させる。離踵検出部は、両足立ち姿勢から被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を遊脚の踵が床面から離れた離踵時刻とする。

本発明者らは、遊脚の踵が床面から離れる際、遊脚全体が上方に持ち上がる形になり、床面から所定高さの位置において被験者の遊脚の脚幅が変化することを見出した。このような知見に基づき、本発明では、床面から所定高さの位置において水平方向に沿って走査するように出射される検出波の反射状態に基づいて被験者の遊脚との距離が経時的に取得され、当該距離に基づいて遊脚の脚幅が経時的に取得される。そして、取得された遊脚の脚幅が両足立ち姿勢における遊脚の脚幅が所定の閾値（第１の閾値）以上変化した時刻が、離踵時刻として決定される。これにより、被験者の片足立ち動作における遊脚の状態（離踵）を精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて第１の閾値を算出してもよい。

両足立ち姿勢における被験者の脚幅の標準偏差に基づくことで、被験者の個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された第１の閾値が算出される。その結果、離踵時刻をより精度良く決定することができ、被験者の片足立ち動作における離踵をより精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、距離情報取得部で取得された距離情報に少なくとも基づいて、遊脚の位置を示す遊脚位置情報を経時的に取得する遊脚位置情報取得部を更に備え、離踵検出部は、両足立ち姿勢から被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の位置からの遊脚の距離が第２の閾値以上である期間に含まれる時刻を離踵時刻としてもよい。

被験者の遊脚の踵が床面から離れる離踵時には、一般的に、遊脚の膝部分が前方に押し出され、遊脚全体がくの字状になると考えられる。この場合、床面から所定高さの位置において、被験者の遊脚の位置は変化すると考えられる。そこで、上記脚部状態検出装置では、遊脚の脚幅の変化量だけでなく遊脚の初期位置（両足立ち姿勢における遊脚の位置）からの距離にも基づいて離踵時刻を決定する。これにより、被験者の片足立ち動作における離踵をより精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、離踵検出部は、両足立ち姿勢における遊脚の位置の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて第２の閾値を算出してもよい。

両足立ち姿勢における被験者の遊脚の位置の標準偏差に基づくことで、被験者の個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された第２の閾値が算出される。その結果、離踵時刻をより精度良く決定することができ、被験者の片足立ち動作における離踵をより精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、距離情報取得部で取得された距離情報に少なくとも基づいて、遊脚の速さを示す遊脚速さ情報を経時的に取得する遊脚速さ情報取得部と、遊脚速さ情報取得部で取得された遊脚速さ情報に基づいて、遊脚が床面から離れた状態である離床を検出する離床検出部と、を更に備え、離床検出部は、離踵時刻以後に被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量が第３の閾値以上となった時刻の直前の時刻を遊脚が床面から離れた離床時刻としてもよい。

被験者の遊脚が床面から離れる離床時刻は、通常、遊脚が離踵となった時刻以後であると考えられる。また、遊脚が床面から離れる離床時には、一般的に、遊脚のふらつきが大きくなるため、床面から所定高さの位置において、被験者の遊脚の速さは大きくなり始めると考えられる。そこで、上記脚部状態検出装置では、離踵時刻以後における遊脚の速さが第３の閾値以上となった時刻の直前の時刻に基づいて離床時刻を決定する。これにより、被験者の片足立ち動作における離床を精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、離床検出部は、両足立ち姿勢における遊脚の速さの標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて第３の閾値を算出してもよい。

両足立ち姿勢における被験者の遊脚の速さの標準偏差に基づくことで、被験者の個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された第３の閾値が算出される。その結果、離床時刻をより精度良く決定することができ、被験者の片足立ち動作における離床をより精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、遊脚速さ情報取得部で取得された遊脚速さ情報と脚幅情報取得部で取得された脚幅情報とに基づいて、遊脚が床面に着いた状態である着床を検出する着床検出部を更に備え、着床検出部は、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量が第４の閾値以下となり且つ両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が第５の閾値以下となった場合に、遊脚の速さが極大となった時刻を遊脚が床面に着いた着床時刻としてもよい。

本発明者らは、被験者の遊脚が床面から離れてから再度床面に着く着床時、床面から所定高さの位置において、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じ、遊脚の脚幅が両足立ち姿勢における脚幅に近い値になることを見出した。そこで、上記脚部状態検出装置では、遊脚の速さ及び脚幅に基づいて、上記条件を満たす場合に遊脚の速さが極大となった時刻を着床時刻として決定する。これにより、被験者の片足立ち動作における着床を精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、着床検出部は、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量が第４の閾値以下となり且つ両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が第５の閾値以下となっている状態が予め定められた所定期間継続した場合に、遊脚の速さが極大となった時刻を着床時刻としてもよい。

着床時には、遊脚は一旦静止すると考えられる。即ち、着床時には、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢からの遊脚の速さの変化量が所定の閾値（第４の閾値）以下となり且つ両足立ち姿勢からの脚幅の変化量が所定の閾値（第５の閾値）以下となっている状態（以下「着床推定状態」という。）が所定期間（例えば０．２秒間等）継続すると考えられる。一方、着床推定状態が所定期間観測されなかった場合には、実際には被験者は着床していない可能性があると考えられる。即ち、観測ノイズ等が原因で着床推定状態が一瞬だけ観測されてしまった可能性があると考えられる。そこで、上記脚部状態検出装置では、着床推定状態が予め定められた所定期間継続した場合に遊脚の速さが極大となった時刻を着床時刻として決定する。これにより、着床の誤検出を低減することができ、被験者の片足立ち動作における着床をより精度良く検出することができる。

上記脚部状態検出装置では、着床検出部は、両足立ち姿勢における遊脚の速さの標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて第４の閾値を算出すると共に、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて第５の閾値を算出してもよい。

両足立ち姿勢における被験者の遊脚の速さ及び遊脚の脚幅の各々の標準偏差に基づくことで、被験者の個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された第４及び第５の閾値が算出される。その結果、着床時刻をより精度良く決定することができ、被験者の片足立ち動作における着床をより精度良く検出することができる。

本発明によれば、被験者の片足立ち動作時における遊脚の状態を精度良く検出することができる脚部状態検出装置、脚部状態検出方法、及び脚部状態検出プログラムを提供することが可能になる。

一実施形態の脚部状態検出装置の機能構成を示すブロック図である。 図１の脚部状態検出装置を用いた片足立ち試験の様子を示す概略図である。 図１の脚部状態検出装置のレーザレンジセンサを説明する平面図である。 図１の脚部状態検出装置による観測位置の検出に用いられる観測パターンの例を説明する図である。 図１の脚部状態検出装置による観測位置の検出に用いられる観測パターンの例を説明する図である。 （ａ）は離踵を示す図であり、（ｂ）は離床を示す図である。 被験者の片足立ち動作における（ａ）遊脚及び支持脚の位置の時系列図、（ｂ）遊脚及び支持脚の速さの時系列図、並びに（ｃ）遊脚及び支持脚の脚幅の時系列図である。 図１の脚部状態検出装置を用いた片足立ち試験の実施時における処理を示すフロー図である。 一実施形態の脚部状態検出プログラムの機能構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は一実施形態に係る脚部状態検出装置の機能構成を示すブロック図であり、図２は図１の脚部状態検出装置を用いた片足立ち試験の様子を示す概略図であり、図３は脚部状態検出装置１のレーザレンジセンサ１０を説明する平面図である。図１及び図２に示すように、脚部状態検出装置１は、例えば片足立ち試験において被験者Ｘの片足立ち動作における遊脚の状態（離踵、離床、着床）を検出する装置である。

「遊脚」とは、身体の重みのかからない方の脚を意味し、本実施形態では、片足立ち動作において床面から持ち上げられる方の脚のことを遊脚という。一方、遊脚とは異なる方の脚を「支持脚」という。片足立ち動作においては、床面に接地して被験者Ｘの身体の重みを支える方の脚が支持脚となる。また、「離踵」とは、遊脚の踵が床面から離れた状態を意味する。「離床」とは、遊脚全体が床面から離れた状態を意味する。「着床」とは、遊脚が床面に着いた状態を意味する。

図２に示すように、片足立ち試験とは、両足立ち姿勢から片足立ち姿勢に移行してから、片足立ち姿勢を所定時間（例えば５秒以上等）保った後に再び両足立ち姿勢に戻るまでの動作（片足立ち動作）の正確性（即ち、被験者Ｘの運動機能）を評価する試験である。このような片足立ち試験は、例えば、高齢者等の被験者ＸがＲＳＥ（Rhythmic Stepping Exercise）等の負荷の高い運動を行うために十分な運動機能を備えているか否かを短時間で評価するために実施される。

片足立ち試験は、例えば以下の要領で実施される。まず、被験者Ｘは、床面上に敷設されたマットＭの中央位置に自然な状態で立って静止するように指示される。その後、被験者Ｘは、計測者からの合図又はモニタ３０に映し出される指示内容等に基づいて、片足立ち動作を開始する。具体的には、被験者Ｘは、両手を腰の位置に当てて支持脚の膝を伸ばした状態で、遊脚を支持脚に触れないように前方に５ｃｍ程度（或いはそれ以上）上げ、その状態を５秒以上保つように指示される。本実施形態の脚部状態検出装置１は、このような片足立ち試験において被験者Ｘにより試行される片足立ち動作における遊脚の状態（離踵、離床、着床）を検出する。

脚部状態検出装置１は、レーザレンジセンサ(Laser Range Sensor，距離情報取得部)１０と、電子制御装置２０と、を含んで構成されている。レーザレンジセンサ１０は、ある高さの二次元平面におけるセンサ周辺の物体までの距離である二次元平面距離情報（距離情報）を取得する。図３に示すように、このレーザレンジセンサ１０は、水平方向に沿って走査するようにレーザ光（検出波）Ｌを出射すると共に、このレーザ光Ｌの反射状態に基づいて、レーザ光Ｌを反射した物体との距離に関する二次元平面距離情報を経時的に取得する。

具体的には、図２及び図３に示すように、レーザレンジセンサ１０では、レーザ光Ｌを出射すると共に、このレーザ光Ｌを回転ミラーで反射させることにより、レーザ光Ｌを扇状に水平方向に走査する。具体的には、レーザレンジセンサ１０は、被験者Ｘと、被験者Ｘの両側に設置されたポール４０が測定領域に含まれるように、レーザ光Ｌを扇状に水平方向に走査する。そして、例えば被験者Ｘの脚Ｆで反射されたレーザ光Ｌの反射光を受光し、反射光の検出角度（走査角度）、及びレーザ光Ｌの出射から受光までの時間（伝播時間）を計測し、脚Ｆとの角度及び距離に係る情報を含む二次元平面距離情報を検出する。なお、ポール４０は、レーザレンジセンサ１０の位置合わせ等に利用することができる。

レーザレンジセンサ１０は、レーザ光Ｌを出射する光窓部の高さが調整可能に構成されている。レーザレンジセンサ１０は、被験者Ｘの脛部の高さ（つまり、足首から膝下までの高さ）に対応する高さ位置でレーザ光Ｌが出射されるように設置されている。ここでのレーザレンジセンサ１０の光窓部の高さは、被験者ＸがＲＳＥ等を試行している最中の両脚の移動軌跡を取得するためにも用いられることを考慮して、例えば床面から０．１６ｍとされている。
※ 図面の０．１６ｍは削除する。

なお、レーザレンジセンサ１０としては、測距範囲が０．１〜３０ｍ、測域角度が２７０ｄｅｇ、測距精度が±３０ｍｍ、角度分解能が０．２５ｄｅｇ、及びサンプリング周期が２５ｍｓ／ｓｃａｎのものが用いられている。ちなみに、レーザレンジセンサ１０は、そのタイプや仕様（スペック）について限定されるものではなく、例えば測定環境に応じて種々のものを用いることができる。

電子制御装置２０は、レーザレンジセンサ１０で取得された二次元平面距離情報に基づく演算を行うことで、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者Ｘの姿勢が変化する際における被験者Ｘの離踵、離床及び着床を検出する。電子制御装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータや専用制御用コンピュータ等であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されている。

この電子制御装置２０は、機能的要素として、遊脚位置情報取得部２１、遊脚位置情報記憶部２２、脚幅情報取得部２３、脚幅情報記憶部２４、遊脚速さ情報取得部２５、遊脚速さ情報記憶部２６、離踵検出部２７、離床検出部２８、及び着床検出部２９を備えている。

遊脚位置情報取得部２１は、レーザレンジセンサ１０で取得された二次元平面距離情報に基づいて、被験者Ｘの遊脚の位置（例えばＸＹ座標）を示す遊脚位置情報を経時的に取得する。具体的には、遊脚位置情報取得部２１は、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報に基づいて、各時刻ｋにおける被験者Ｘの脚Ｆ（左脚Ｆ_Ｌ及び右脚Ｆ_Ｒ）の観測位置Ｐ_ｋを検出する。そして、遊脚位置情報取得部２１は、各時刻ｋにおいて、所定の方法（詳しくは後述）によりいずれの脚Ｆが遊脚であるかを特定することで、遊脚である方の脚Ｆの観測位置Ｐ_Ｒ，ｋを遊脚位置情報として取得する。

以下、上述した遊脚位置情報取得部２１の処理について詳細に説明する。遊脚位置情報取得部２１は、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報から脚Ｆのエッジ位置Ｅを検出する。そして、検出されたエッジ位置Ｅの位置関係に基づいて、複数の観測パターンＯ１〜Ｏ５（図４及び図５参照）を用いたパターン検出によって観測位置Ｐ_ｋを検出する。

図４（ａ）はＳＬ（Single Leg）パターンを用いた例、図４（ｂ）はＬＴ（two Legs Together）パターンを用いた例、図４（ｃ）はＦＳＯ（Forward Straddle Observable）パターンを用いた例である。図５（ａ）はＦＳＵ（Forward Straddle Unobservable）パターンを用いた例、図５（ｂ）はＵＯ（Unobservable）パターンを用いた例である。

図４（ａ）に示す観測パターンＯ１は、脚Ｆが単独でレーザレンジセンサ１０から完全に観測できている状態である。この例では、左脚Ｆ_Ｌ及び右脚Ｆ_ＲのいずれもがＳＬパターンとして観測されている。図４（ｂ）に示す観測パターンＯ２は、左脚Ｆ_Ｌと右脚Ｆ_Ｒがそろってレーザレンジセンサ１０から完全に観測できている状態である。この状態では、左脚Ｆ_Ｌ及び右脚Ｆ_ＲによりＬＴパターンが形成されている。

図４（ｃ）に示す観測パターンＯ３は、片方の脚Ｆの影響により、パターンが壇状になり、エッジ位置Ｅ間の幅が被験者Ｘの脚Ｆの脚幅（例えば、後述するキャリブレーション時に得られた脚Ｆの脚幅（頸部の直径に対応する長さ）の平均値ｗ_ｍｅａｎ）の１／２以上であり、脚Ｆの中心位置がレーザレンジセンサ１０から観測できている状態である。この例では、右脚Ｆ_ＲがＦＳＯパターンとして観測されている。一方、右脚Ｆ_Ｒよりも前方にある左脚Ｆ_Ｌについては、単独でレーザレンジセンサ１０から完全に観測できている状態であり、ＳＬパターンとして観測されている。

図５（ａ）に示す観測パターンＯ４は、ＦＳＯパターンと同様にパターンが壇状になるが、エッジ位置Ｅ間の幅が被験者Ｘの脚Ｆの脚幅の１／２未満で脚Ｆの中心位置がレーザレンジセンサ１０から直接観測できない状態である。この例では、右脚Ｆ_ＲがＦＳＵパターンとして観測されている。一方、右脚Ｆ_Ｒよりも前方にある左脚Ｆ_Ｌについては、単独でレーザレンジセンサ１０から完全に観測できている状態であり、ＳＬパターンとして観測されている。図５（ｂ）に示す観測パターンＯ５は、片方の脚Ｆの影響によってレーザレンジセンサ１０から観測できない状態である。この例では、右脚Ｆ_ＲがＵＯパターンとして観測されている。一方、右脚Ｆ_Ｒよりも前方にある左脚Ｆ_Ｌについては、単独でレーザレンジセンサ１０から完全に観測できている状態であり、ＳＬパターンとして観測されている。

遊脚位置情報取得部２１は、観測位置Ｐ_ｋの検出において、観測パターンＯ１〜Ｏ４を満たさないエッジ位置Ｅは脚Ｆではないと判定する。観測位置Ｐ_ｋの検出には、例えば脚Ｆの脚幅が用いられる。例えば、図５（ａ）に示す観測パターンＯ４では、右脚Ｆ_Ｒについて、エッジ位置Ｅ間の中央が観測位置Ｐ_ｋとして検出されるのではなく、例えばエッジ位置Ｅから脚幅の１／２だけ内側に入った位置が観測位置Ｐ_ｋとして検出される。以上のように複数の観測パターンＯ１〜Ｏ５に応じて予め定められた方法で脚Ｆの観測位置Ｐ_ｋを検出することにより、レーザレンジセンサ１０から見て一方の脚Ｆが他方の脚Ｆに重なって隠れた場合等であっても、脚Ｆの観測位置Ｐ_ｋを好適に検出することが可能となる。

遊脚位置情報取得部２１は、上述の観測パターンＯ１〜Ｏ５に応じた観測位置の検出処理により、被験者Ｘの脚Ｆ（左脚Ｆ_Ｌ及び右脚Ｆ_Ｒ）の各時刻ｋにおける観測位置Ｐ_ｋを検出する。被験者Ｘの左右の脚Ｆの位置関係が入れ替わらないことを前提とした場合には、時刻ｋにおいて観測される２つの観測位置Ｐ_ｋのうち、レーザレンジセンサ１０から見て右側の観測位置Ｐ_ｋが被験者Ｘの左脚Ｆ_Ｌの観測位置を示すことがわかる。一方、レーザレンジセンサ１０から見て左側の観測位置Ｐ_ｋが被験者Ｘの右脚Ｆ_Ｒの観測位置を示すことがわかる。片足立ち試験において被験者Ｘが床面から持ち上げる方の脚Ｆ（遊脚）が、例えば左脚Ｆ_Ｌと予め定められている場合には、遊脚位置情報取得部２１は、各時刻ｋにおける被験者Ｘの左脚Ｆ_Ｌの観測位置を、遊脚の観測位置Ｐ_Ｒ，ｋ（遊脚位置情報）として取得することができる。

なお、被験者Ｘが片足立ち姿勢となったときにふらついてしまうこと等に起因して、被験者Ｘの左右の脚Ｆの位置関係が入れ替わる場合もあり得る。このような場合であっても精度良く遊脚の位置情報を取得するために、遊脚位置情報取得部２１は、相関処理を実行してもよい。相関処理とは、上述の検出処理により取得された時刻ｋにおける観測位置Ｐ_ｋを、時刻ｋ−１における支持脚の観測位置Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}及び遊脚の観測位置Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}のいずれか一方に、一対一に対応付ける処理である。時刻ｋにおいて観測された一方の観測位置Ｐ_ｋが時刻ｋ−１における支持脚の観測位置Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}と一対一に対応付けられた場合には、当該観測位置Ｐ_ｋは、時刻ｋにおける支持脚の観測位置であると決定される。また、時刻ｋにおいて観測された他方の観測位置Ｐ_ｋが時刻ｋ−１における遊脚の観測位置Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}と一対一に対応付けられた場合には、当該観測位置Ｐ_ｋは、時刻ｋにおける遊脚の観測位置であると決定される。

以下、この相関処理についてより具体的に説明する。相関処理においては、追跡対象（例えば遊脚等）に対応し得る観測位置を限定するためにゲート（有効領域）と呼ばれる閾値が設定される。被験者Ｘが片足立ち姿勢となる場合には、床面から持ち上げられる遊脚よりも支持脚の動きが小さくなるため、支持脚から先に対応付けが行われる。具体的には、時刻ｋにおいて観測された観測位置Ｐ_ｋのうち、次式（１）を満たす観測位置の中で時刻ｋ−１における支持脚の観測位置Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}との距離が最小となる観測位置Ｐ_ｋが、時刻ｋにおける支持脚の観測位置Ｐ_Ｓ，ｋとして決定される。
|Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}−Ｐ_ｋ｜＜Ｇ_Ｓ・・・（１）

|Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}−Ｐ_ｋ｜は、観測位置Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}と観測位置Ｐ_ｋとの間の距離を示す。また、Ｇ_Ｓは支持脚のゲートであり、例えば「Ｇ_Ｓ＝０．２０」等に設定される。ゲート内に観測値が存在しない場合（即ち、上記式（１）を満たす観測位置Ｐ_ｋが存在しない場合）には、支持脚の観測パターンをＵＯパターンと特定した上で、「Ｐ_Ｓ，ｋ＝Ｐ_{Ｓ，ｋ−１}」としてもよい。

次に、時刻ｋにおいて観測された観測位置Ｐ_ｋのうち、支持脚の観測位置Ｐ_Ｓ，ｋとして決定された観測位置以外であって、次式（２）を満たす観測位置の中で時刻ｋ−１における遊脚の観測位置Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}との距離が最小となる観測位置Ｐ_ｋが、時刻ｋにおける遊脚の観測位置Ｐ_Ｒ，ｋとして決定される。
|Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}−Ｐ_ｋ｜＜Ｇ_Ｒ・・・（２）

Ｇ_Ｒは遊脚のゲートであり、例えば「Ｇ_Ｒ＝０．４０」等に設定される。ここでは、遊脚は支持脚と比較して位置が変化しやすいことが考慮されて、遊脚のゲートＧ_Ｒは、支持脚のゲートＧ_Ｓよりも大きい値に設定されている。ゲート内に観測値が存在しない場合（即ち、上記式（２）を満たす観測位置Ｐ_ｋが存在しない場合）には、遊脚の観測パターンをＵＯパターンと特定した上で、「Ｐ_Ｒ，ｋ＝Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}」としてもよい。

遊脚位置情報取得部２１により取得された各時刻ｋにおける遊脚の位置（観測位置）Ｐ_Ｒ，ｋ（遊脚位置情報）は、離踵検出部２７から参照できるように遊脚位置情報記憶部２２に記憶される。

脚幅情報取得部２３は、レーザレンジセンサ１０で取得された二次元平面距離情報に基づいて、遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する。具体的には、脚幅情報取得部２３は、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報からエッジ位置Ｅを検出し、検出されたエッジ位置Ｅの位置関係に基づいて、複数の観測パターンＯ１〜Ｏ５（図４及び図５参照）の何れかのパターンを特定する。そして、脚幅情報取得部２３は、各時刻ｋにおいて、例えば上述の相関距離等によって遊脚であると特定された方の脚Ｆのエッジ位置Ｅ間の距離を遊脚の脚幅ｗ_ｋ（脚幅情報）として算出する。ただし、遊脚の観測パターンが上述のＦＳＵパターン又はＵＯパターンの場合には、遊脚であると特定された方の脚Ｆの大部分が、支持脚であると特定された方の脚Ｆに隠されてしまう。この場合、遊脚であると特定された方の脚Ｆのエッジ位置Ｅ間の距離は、実際の遊脚の脚幅とは大きく異なる値となる。よって、このような場合、脚幅情報取得部２３は、時刻ｋ−１における遊脚の脚幅ｗ_ｋ−１を時刻ｋにおける遊脚の脚幅ｗ_ｋとしてもよい。

脚幅情報取得部２３により取得された各時刻ｋにおける遊脚の脚幅ｗ_ｋ（脚幅情報）は、離踵検出部２７及び着床検出部２９から参照できるように脚幅情報記憶部２４に記憶される。

遊脚速さ情報取得部２５は、レーザレンジセンサ１０で取得された二次元平面距離情報に基づいて、遊脚の速さを示す遊脚速さ情報を経時的に取得する。遊脚速さ情報取得部２５は、例えば上述の遊脚位置情報記憶部２２に記憶された時刻ｋ−１，ｋにおける遊脚の観測位置Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}，Ｐ_Ｒ，ｋに基づいて、次式（３）により時刻ｋにおける遊脚の速さｖ_ｋを算出することができる。次式（３）において、Δｔは、時刻ｋ−１と時刻ｋとの間の時間（即ち、レーザレンジセンサ１０による計測間隔）を示す。
ｖ_ｋ＝｜Ｐ_Ｒ，ｋ−Ｐ_{Ｒ，ｋ−１}｜／Δｔ・・・（３）

遊脚速さ情報取得部２５により取得された各時刻ｋにおける遊脚の速さｖ_ｋ（遊脚速さ情報）は、離床検出部２８及び着床検出部２９から参照できるように脚幅情報記憶部２４に記憶される。

離踵検出部２７は、脚幅情報取得部２３で取得された脚幅情報（脚幅情報記憶部２４に記憶されている各時刻ｋにおける脚幅情報）に基づいて、遊脚の踵が床面から離れた状態である離踵を検出する。

図６（ａ）は被験者Ｘの遊脚（左脚Ｆ_Ｌ）の踵が床面（マットＭの上面）から離れた状態（離踵）を示す図である。図６（ａ）に示すように、遊脚の踵が床面から離れる際には、遊脚全体が上方に持ち上がる形になる。このため、床面から所定高さの位置において、レーザレンジセンサ１０により取得される二次元平面距離情報から得られる被験者Ｘの遊脚の脚幅は、両足立ち姿勢における脚幅から変化する。このような知見に基づいて、離踵検出部２７は、遊脚の脚幅が所定の閾値以上変化した時刻を離踵時刻として決定する。具体的には、離踵検出部２７は、両足立ち姿勢から被験者Ｘの姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量が所定の閾値（第１の閾値）Δ_１以上となった時刻ｋを遊脚の踵が床面から離れた離踵時刻Ｔ_１として決定する。

離踵検出部２７は、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを取得する。平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄは、例えばキャリブレーション時において、所定期間（例えば１秒間）の間に取得された複数の脚幅の観測値に基づいて算出される。平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄは、例えば脚幅情報取得部２３により算出され、脚幅情報記憶部２４に記憶されてもよい。この場合、離踵検出部２７は、脚幅情報記憶部２４を参照することで、遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを取得する。また、離踵検出部２７は、キャリブレーション時に脚幅情報取得部２３により取得され、脚幅情報記憶部２４に記憶された脚幅情報に基づいて、遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを自ら算出してもよい。

離踵検出部２７は、この標準偏差ｗ_ｓｄに基づいて、例えば当該標準偏差ｗ_ｓｄをＫ_１（＞０）倍するといった演算を実行することにより閾値Δ_１（＝Ｋ_１×ｗ_ｓｄ）を算出してもよい。また、離踵検出部２７は、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量」として、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎからの遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量（｜ｗ_ｋ−ｗ_ｍｅａｎ｜）」を用いてもよい。即ち、離踵検出部２７は、次式（４）を満たす時刻ｋを離踵時刻Ｔ_１として決定してもよい。
｜ｗ_ｋ−ｗ_ｍｅａｎ｜≧Δ_１＝Ｋ_１×ｗ_ｓｄ・・・（４）

このように、被験者Ｘの遊脚の脚幅の変化量（｜ｗ_ｋ−ｗ_ｍｅａｎ｜）に基づいて離踵時刻Ｔ_１を決定することで、被験者Ｘの片足立ち動作における遊脚の状態（離踵）を精度良く検出することができる。また、両足立ち姿勢においてふらつきが少ない被験者Ｘもいれば、両足立ち姿勢においてふらつきが多い被験者Ｘもいる。上記式（４）のように、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の脚幅の標準偏差ｗ_ｓｄを所定倍した値を閾値Δ_１とすることで、被験者Ｘの個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された閾値Δ_１が算出される。また、上記式（４）では、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量」として、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎからの遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量（｜ｗ_ｋ−ｗ_ｍｅａｎ｜）」が用いられる。その結果、被験者Ｘの個人特性を考慮して、時刻ｋが離踵時刻Ｔ_１であるか否かを精度良く決定することができる。

なお、図６（ａ）に示すように、被験者Ｘの遊脚（左脚Ｆ_Ｌ）の踵が床面（マットＭの上面）から離れる離踵時には、一般的に、遊脚の膝部分が前方に押し出され、遊脚全体がくの字状になると考えられる。この場合、床面から所定高さの位置において、レーザレンジセンサ１０により取得される二次元平面距離情報から得られる被験者Ｘの遊脚の位置は、両足立ち姿勢における遊脚の位置から変化すると考えられる。

そこで、離踵検出部２７は、遊脚位置情報記憶部２２に記憶された遊脚位置情報に基づいて、両足立ち姿勢における遊脚の位置からの遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋの距離が所定の閾値（第２の閾値）Δ_２以上である期間に含まれる時刻を離踵時刻Ｔ_１として決定してもよい。離踵検出部２７は、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄを取得する。平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄは、例えばキャリブレーション時において、所定期間（例えば１秒間）の間に取得された複数の遊脚の位置の観測値に基づいて算出される。平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄは、遊脚位置情報取得部２１により算出され、遊脚位置情報記憶部２２に記憶されてもよい。この場合、離踵検出部２７は、遊脚位置情報記憶部２２を参照することで、遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄを取得する。また、離踵検出部２７は、キャリブレーション時に遊脚位置情報取得部２１により取得され、遊脚位置情報記憶部２２に記憶された遊脚位置情報に基づいて、遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄを自ら算出してもよい。

離踵検出部２７は、この標準偏差Ｐ_ｓｄに基づいて、例えば当該標準偏差Ｐ_ｓｄをＫ_２（＞０）倍するといった演算を実行することにより閾値Δ_２（＝Ｋ_２×Ｐ_ｓｄ）を算出してもよい。また、離踵検出部２７は、「両足立ち姿勢における遊脚の位置からの遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋの距離」として「両足立ち姿勢における遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎからの遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋの距離（｜Ｐ_Ｒ，ｋ−Ｐ_ｍｅａｎ｜）」を用いてもよい。即ち、離踵検出部２７は、上記式（４）を満たすと共に次式（５）を満たす時刻ｋを離踵時刻Ｔ_１として決定してもよい。
｜Ｐ_Ｒ，ｋ−Ｐ_ｍｅａｎ｜≧Δ_２＝Ｋ_２×Ｐ_ｓｄ・・・（５）

図７は、被験者Ｘの片足立ち動作時における各測定値（位置、速さ、脚幅）の時系列図の一例である。図７（ａ）は、遊脚及び支持脚の位置（両足立ち姿勢である初期位置からの距離Δｐ_ｋ）の時系列図である。図７（ｂ）は、遊脚及び支持脚の速さの時系列図であり、図７（ｃ）は、遊脚及び支持脚の脚幅の時系列図である。本実施形態では一例として、被験者Ｘの左脚Ｆ_Ｌが遊脚であり、右脚Ｆ_Ｒが支持脚である。上述したように、離踵検出部２７は、各時刻ｋについて、上記式（４）及び上記式（５）を満たすか否かを判定することにより、離踵時刻Ｔ_１を決定する。

なお、離踵検出部２７は、各時刻ｋが上記式（４）及び上記式（５）を満たすか否かの判定を、時刻ｋにおける遊脚の脚幅ｗ_ｋ及び位置Ｐ_Ｒ，ｋがそれぞれ、脚幅情報取得部２３及び遊脚位置情報取得部２１により取得されて脚幅情報記憶部２４及び遊脚位置情報記憶部２２に記憶される度に、リアルタイムに実行してもよい。また、離踵検出部２７は、被験者Ｘの一連の片足立ち動作が完了した後、即ち片足立ち動作における全時間帯の遊脚の脚幅ｗ_ｋ及び位置Ｐ_Ｒ，ｋが脚幅情報記憶部２４及び遊脚位置情報記憶部２２に記憶された後に、各時刻ｋについて順に上記式（４）及び上記式（５）を満たすか否かの判定を行ってもよい。

このように、遊脚の脚幅ｗ_ｋの変化量（｜ｗ_ｋ−ｗ_ｍｅａｎ｜）だけでなく遊脚の距離（｜Ｐ_Ｒ，ｋ−Ｐ_ｍｅａｎ｜）にも基づいて離踵時刻Ｔ_１を決定することで、被験者Ｘの片足立ち動作における離踵をより精度良く検出することができる。即ち、遊脚の位置が両足立ち姿勢の初期位置から変化すると共に遊脚の脚幅の観測値が変化し始める時刻を離踵時刻Ｔ_１として決定することができる。また、上記式（５）のように、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の位置の標準偏差Ｐ_ｓｄを所定倍した値を閾値Δ_２とすることで、被験者Ｘの個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された閾値Δ_２が算出される。また、上記式（５）では、「両足立ち姿勢における遊脚の位置からの遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋの変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎからの遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋの変化量（｜Ｐ_Ｒ，ｋ−Ｐ_ｍｅａｎ｜）」が用いられる。その結果、被験者Ｘの個人特性を考慮して、時刻ｋが離踵時刻Ｔ_１であるか否かを精度良く決定することができる。

離床検出部２８は、遊脚速さ情報取得部２５で取得された遊脚速さ情報（遊脚速さ情報記憶部２６に記憶された各時刻ｋにおける遊脚速さ情報）に基づいて、遊脚が床面から離れた状態である離床を検出する。

図６（ｂ）は被験者Ｘの遊脚（左脚Ｆ_Ｌ）全体が床面（マットＭの上面）から離れた状態（離床）を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、被験者Ｘが片足立ち動作を行う場合には、遊脚の踵が床面から離れた以後に、遊脚全体が床面から離れると考えられる。つまり、遊脚全体が床面から離れる離床時刻Ｔ_２は、離踵時刻Ｔ_１以後であると考えられる。また、遊脚が床面から離れる離床時には、一般的に、遊脚のふらつきが大きくなるため、遊脚速さ情報取得部２５により取得される遊脚の速さは、大きくなると考えられる。このような知見に基づいて、離床検出部２８は、離踵時刻Ｔ_１以後に被験者Ｘの姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さｖ_ｋの変化量が所定の閾値（第３の閾値）Δ_３以上となった時刻ｋの直前の時刻ｋ−１を、遊脚が床面から離れた離床時刻Ｔ_２として決定する。ここで、「時刻ｋの直前の時刻ｋ−１」とは、所定間隔（所定時間毎）に計測を行う際における時刻ｋの１つ前の計測時刻を示す。例えば所定間隔Δｔで計測を行う場合には、直前の時刻ｋ−１は、時刻ｋよりも所定間隔Δｔだけ遡った時刻である。

離床検出部２８は、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを取得する。平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄは、例えばキャリブレーション時において、所定期間（例えば１秒間）の間に取得された複数の遊脚の速さの観測値に基づいて算出される。平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄは、遊脚速さ情報取得部２５により算出され、遊脚速さ情報記憶部２６に記憶されてもよい。この場合、離床検出部２８は、遊脚速さ情報記憶部２６を参照することで、遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを取得する。また、離床検出部２８は、キャリブレーション時に遊脚速さ情報取得部２５により取得され、遊脚速さ情報記憶部２６に記憶された遊脚速さ情報に基づいて、遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを自ら算出してもよい。

離床検出部２８は、この標準偏差ｖ_ｓｄに基づいて、例えば当該標準偏差ｖ_ｓｄをＫ_３（＞０）倍するといった演算を実行することにより閾値Δ_３（＝Ｋ_３×ｖ_ｓｄ）を算出してもよい。また、離床検出部２８は、「両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さｖ_ｋの変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎからの遊脚の速さｖ_ｋの変化量（ｖ_ｋ−ｖ_ｍｅａｎ）」を用いてもよい。即ち、離床検出部２８は、離踵時刻Ｔ_１以後で次式（６）を満たす時刻ｋの直前の時刻ｋ−１を離床時刻Ｔ_２として決定してもよい。
ｖ_ｋ−ｖ_ｍｅａｎ≧Δ_３＝Ｋ_３×ｖ_ｓｄ・・・（６）

離床検出部２８は、離踵時刻Ｔ_１以後の各時刻ｋの遊脚の速さｖ_ｋについて、上記式（６）を満たすか否かを判定することにより、上記式（６）を満たす時刻ｋの直前の時刻ｋ−１を離床時刻Ｔ_２に決定する。なお、離床検出部２８は、各時刻ｋが上記式（６）を満たすか否かの判定を、時刻ｋにおける遊脚の速さｖ_ｋが遊脚速さ情報取得部２５により取得されて遊脚速さ情報記憶部２６に記憶される度に、リアルタイムに実行してもよい。また、離床検出部２８は、被験者Ｘの一連の片足立ち動作が完了した後、即ち片足立ち動作における全時間帯の遊脚の速さｖ_ｋが遊脚速さ情報記憶部２６に記憶された後に、各時刻ｋについて順に上記式（６）を満たすか否かの判定を行ってもよい。

このように、離踵時刻Ｔ_１以後における遊脚の速さｖ_ｋに基づいて離床時刻Ｔ_２を決定することで、被験者の片足立ち動作における離床を精度良く検出することができる。即ち、離踵検出以後に遊脚の速さが増加し始める時刻を離床時刻Ｔ_２として決定することができる。また、上記式（６）のように、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の速さの標準偏差ｖ_ｓｄを所定倍した値を閾値Δ_３とすることで、被験者Ｘの個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された閾値Δ_３が算出される。また、上記式（６）では、「両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さｖ_ｋの変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎからの遊脚の速さｖ_ｋの変化量（ｖ_ｋ−ｖ_ｍｅａｎ）」が用いられる。その結果、被験者Ｘの個人特性を考慮して、時刻ｋ−１が離床時刻Ｔ_２であるか否かを精度良く決定することができる。なお、離踵時刻Ｔ_１として決定された時刻ｋ−１の後、離床検出部２８により時刻ｋが上記式（６）を満たすと判定された場合、離床時刻Ｔ_２も時刻ｋ−１となる。つまり、この場合には、離踵時刻Ｔ_１と離床時刻Ｔ_２とは一致する。

着床検出部２９は、遊脚速さ情報取得部２５で取得された遊脚速さ情報（遊脚位置情報記憶部２２に記憶された遊脚位置情報）と、脚幅情報取得部２３で取得された脚幅情報（脚幅情報記憶部２４に記憶された脚幅情報）とに基づいて、遊脚が床面に着いた状態である着床を検出する。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、被験者Ｘの遊脚が床面から離れてから再度床面に着く着床時にて、次の知見を見出した。即ち、床面から所定高さの位置において、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報に基づいて得られる遊脚の速さｖ_ｋは、極大となった後に減少に転じ、遊脚の脚幅ｗ_ｋは、両足立ち姿勢における脚幅に近い値になることを見出した。そこで、着床検出部２９は、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量が所定の閾値（第４の閾値）Δ_４以下となり且つ両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量が所定の閾値（第５の閾値）Δ_５以下となった場合に、遊脚の速さが極大となった時刻ｋを、遊脚が床面に着いた着床時刻Ｔ_３として決定する。

ここで、着床検出部２９は、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを取得する。着床検出部２９は、例えば上述した離床検出部２８が平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを取得する方法と同様の方法により、平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄを取得する。着床検出部２９は、この標準偏差ｖ_ｓｄに基づいて、例えば当該標準偏差ｖ_ｓｄをＫ_４（＞０）倍するといった演算を実行することにより閾値Δ_４（＝Ｋ_４×ｖ_ｓｄ）を算出してもよい。

また、着床検出部２９は、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを取得する。着床検出部２９は、例えば上述した離踵検出部２７が平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを取得する方法と同様の方法により、平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄを取得することができる。着床検出部２９は、この標準偏差ｗ_ｓｄに基づいて、例えば当該標準偏差ｗ_ｓｄをＫ_５（＞０）倍するといった演算を実行することにより閾値Δ_５（＝Ｋ_５×ｗ_ｓｄ）を算出してもよい。

また、着床検出部２９は、「両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎからの遊脚の速さの変化量（後述する「ｖ_ｌ−ｖ_ｍｅａｎ」）」を用いてもよい。また、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎからの遊脚の脚幅の変化量（後述する「ｗ_ｌ−ｗ_ｍｅａｎ」）」を用いてもよい。

即ち、着床検出部２９は、次式（７）及び（８）を満たす時刻ｋを遊脚の速さが極大となる速さ極大時刻として特定する。そして、速さ極大時刻以後の時刻で、次式（９）及び（１０）を満たす時刻ｌ（ｌ＞ｋ）が見つかったときに、速さ極大時刻であると特定された時刻ｋを着床時刻Ｔ_３として決定してもよい。
ｖ_ｋ＞ｖ_ｋ−１・・・（７）
ｖ_ｋ＞ｖ_ｋ＋１・・・（８）
ｖ_ｌ−ｖ_ｍｅａｎ≦Δ_４＝Ｋ_４×ｖ_ｓｄ（ｌ＞ｋ）・・・（９）
｜ｗ_ｌ−ｗ_ｍｅａｎ｜≦Δ_５＝Ｋ_５×ｗ_ｓｄ（ｌ＞ｋ）・・・（１０）

着床検出部２９は、離床時刻Ｔ_２以後の各時刻ｋの遊脚の速さｖ_ｋ及び脚幅ｗ_ｋについて、上記式（７）〜上記式（１０）を満たすか否かを判定する。そして、上記式（７）〜上記式（１０）を満たす時刻ｋを、着床時刻Ｔ_３として決定する。なお、着床検出部２９は、各時刻ｋが上記式（７）〜上記式（１０）を満たすか否かの判定を、時刻ｌ（ｌ＞ｋ）の遊脚の速さｖ_ｌ及び幅ｗ_ｌが遊脚速さ情報取得部２５及び脚幅情報取得部２３により取得されて遊脚速さ情報記憶部２６及び脚幅情報記憶部２４に記憶される度に、リアルタイムに実行してもよい。また、着床検出部２９は、被験者Ｘの一連の片足立ち動作が完了した後、即ち片足立ち動作における全時間帯の遊脚の速さｖ_ｋ及び脚幅ｗ_ｋが遊脚速さ情報記憶部２６及び脚幅情報記憶部２４に記憶された後に、各時刻ｋについて順に上記式（７）〜上記式（１０）を満たすか否かの判定を行ってもよい。

このように、遊脚の速さｖ_ｋ及び脚幅ｗ_ｋに基づいて、上記式（７）〜上記式（１０）を満たす時刻ｋを着床時刻Ｔ_３として決定することで、被験者Ｘの片足立ち動作における着床を精度良く検出することができる。また、上記式（９）及び上記式（１０）のように、両足立ち姿勢における被験者Ｘの遊脚の速さ，脚幅の標準偏差ｖ_ｓｄ，ｗ_ｓｄを所定倍した値をそれぞれ、閾値Δ_４，Δ_５とすることで、被験者Ｘの個人特性（両足立ち姿勢におけるふらつきの多さ等）が考慮された閾値Δ_４，Δ_５が算出される。また、上記式（９）では、「両足立ち姿勢における遊脚の速さからの遊脚の速さの変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎからの遊脚の速さの変化量（ｖ_ｌ−ｖ_ｍｅａｎ）」が用いられる。同様に、上記式（１０）では、「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅からの遊脚の脚幅の変化量」として「両足立ち姿勢における遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎからの遊脚の脚幅の変化量（｜ｗ_ｌ−ｗ_ｍｅａｎ｜）」が用いられる。その結果、被験者Ｘの個人特性を考慮して、時刻ｋが着床時刻Ｔ_３であるか否かを精度良く決定することができる。

なお、着床時には、遊脚は一旦静止すると考えられる。即ち、着床時には、遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後、両足立ち姿勢からの遊脚の速さの変化量が閾値Δ_４以下となり且つ両足立ち姿勢からの遊脚の脚幅の変化量が閾値Δ_５以下となっている状態（以下「着床推定状態」という。）が、所定期間（例えば０．２秒間）継続すると考えられる。一方、着床推定状態が所定期間観測されなかった場合には、実際には被験者Ｘは着床していない可能性があると考えられる。即ち、観測ノイズ等が原因で着床推定状態が一瞬だけ観測されてしまった可能性があると考えられる。

そこで、着床検出部２９は、着床推定状態が予め定められた期間継続した場合に、遊脚の速さが極大となった時刻ｋを、着床時刻Ｔ_３として決定してもよい。具体的には、着床検出部２９は、上記式（９）及び上記式（１０）が、上記式（７）及び上記式（８）を満たす時刻ｋ以後一定期間内に含まれる各時刻ｌ（ｌ＞ｋ）において成立した場合に、時刻ｋを着床時刻Ｔ_３として決定してもよい。このように、着床推定状態が予め定められた期間継続した場合に遊脚の速さが極大となった時刻ｋを着床時刻Ｔ_３として決定することで、着床の誤検出を低減することができる。その結果、被験者Ｘの片足立ち動作における着床をより精度良く検出することができる。

また、着床時には、通常、被験者Ｘは両足立ち姿勢に戻るため、上述の二次元平面距離情報に基づいて得られるエッジ位置Ｅの位置関係に基づいて特定される観測パターンは、特定のパターン（例えばＳＬパターン又はＬＴパターン）になると想定される。従って、速さ極大時刻（時刻ｋ）以後に上記式（９）及び上記式（１０）を満たすと共に、観測パターンが特定のパターンとなる時刻ｌを、着床時刻Ｔ_３として決定してもよい。このように遊脚の観測パターンに基づく判定を行うことで、被験者Ｘの片足立ち動作における着床をより精度良く検出することができる。

モニタ３０は、例えば電子制御装置２０に読み込まれた記憶媒体（片足立ち試験の実施に関する説明、合図等の映像が記憶されたＤＶＤ等）の内容を、被験者Ｘが見ることができるように表示する。また、モニタ３０は、被験者Ｘ及び計測者等が片足立ち動作が正しく実行されているか否かをフィードバックするために、電子制御装置２０による演算結果（例えば、離踵、離床、着床等が検出されたことを示す情報等）を表示してもよい。

次に、図８に示すフロー図を用いて、片足立ち試験において、脚部状態検出装置１が被験者Ｘの片足立ち動作における遊脚の状態（離踵、離床及び着床）を検出する動作（一実施形態に係る脚部状態検出方法を含む）について説明する。図８は、脚部状態検出装置１を用いた片足立ち試験の実施時における処理フローを示すフロー図である。

図８に示すように、片足立ち試験の実施においては、被験者Ｘに片足立ち動作を開始させる前に、キャリブレーションが実行される（ステップＳ１）。キャリブレーションでは、レーザレンジセンサ１０の位置合わせ等の調整や、被験者Ｘの両足立ち姿勢における各種測定値（位置、速さ、脚幅）の計測が実施される。キャリブレーション開始時には、被験者ＸはマットＭの中央位置に自然な状態で立って静止する（極力動かない）ように指示されている。この状態で、レーザレンジセンサ１０によるスキャンが実行される。即ち、レーザレンジセンサ１０から、水平方向に沿って走査するようにレーザ光Ｌが出射され、レーザ光Ｌの反射状態に基づいてレーザ光を反射した物体との距離に関する二次元平面距離情報が取得される（ステップＳ１１）。これにより、図３に示すような被験者Ｘの脚Ｆ及び２つのポール４０の位置が観測される。観測された被験者Ｘの脚Ｆ及び２つのポール４０の位置関係に基づいて、レーザレンジセンサ１０が適切な位置及び方向で設置されているか否かが計測者等によって確認され、必要に応じてレーザレンジセンサ１０とマットＭとの位置合わせが実施される（ステップＳ１２）。

続いて、遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄ、遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄ、並びに遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄが取得される（ステップＳ１３）。具体的には、以下のようにして各測定値（位置、脚幅、速さ）の平均値及び標準偏差が取得される。被験者Ｘが両足立ち姿勢である期間（例えば１．０秒間）に所定間隔Δｔでレーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報に基づいて、遊脚位置情報取得部２１により、複数の時刻における遊脚位置情報が取得される。遊脚位置情報取得部２１により、複数の遊脚位置情報に基づいて、遊脚の位置の平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄが算出され、算出された平均値Ｐ_ｍｅａｎ及び標準偏差Ｐ_ｓｄは、遊脚位置情報記憶部２２に記憶される。同様に、脚幅情報取得部２３により、遊脚の脚幅の平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄが算出され、算出された平均値ｗ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｗ_ｓｄは、脚幅情報記憶部２４に記憶される。また、遊脚速さ情報取得部２５により、遊脚の速さの平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄが算出され、算出された平均値ｖ_ｍｅａｎ及び標準偏差ｖ_ｓｄは、遊脚速さ情報記憶部２６に記憶される。

キャリブレーション（ステップＳ１）が完了すると、計測者又はモニタ３０等により、被験者Ｘに片足立ち動作の開始が指示される（ステップＳ２）。その後、被験者Ｘが片足立ち動作を開始すると、離踵及び離床の検出処理が実行される（ステップＳ３）。具体的には、まずレーザレンジセンサ１０により、被験者Ｘの脚Ｆとの距離に関する二次元平面距離情報が経時的に取得される（ステップＳ３１、距離情報取得ステップ）。続いて、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報に基づいて、被験者Ｘの脚Ｆ（遊脚を含む）が検出される（ステップＳ３２）。具体的には、ステップＳ３２において、遊脚位置情報取得部２１によって遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋが取得され（遊脚位置情報取得ステップ）、脚幅情報取得部２３によって遊脚の脚幅ｗ_ｋが取得され（脚幅情報取得ステップ）、遊脚速さ情報取得部２５によって遊脚の速さｖ_ｋが取得される（遊脚速さ情報取得ステップ）。

続いて、離踵検出部２７により、時刻ｋが上記式（４）及び（５）を満たすか否かの判定が実行される（ステップＳ３３、離踵検出ステップ）。ここで、時刻ｋが上記式（４）及び（５）を満たす場合には、時刻ｋが離踵時刻Ｔ_１として決定され、離踵が検出される（ステップＳ３３：ＹＥＳ）。一方、時刻ｋが上記式（４）及び（５）を満たさない場合には、ステップＳ３１〜ステップＳ３３の処理の実行が繰り返され、時刻ｋ＋１が上記式（４）及び（５）を満たすか否かが判定される。即ち、離踵が検出されるまで、ステップＳ３１〜ステップＳ３３の処理の実行が繰り返される。

離踵が検出されると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、引き続き離床検出部２８により、時刻ｋが上記式（６）を満たすか否かの判定が実行される（ステップＳ３４、離床検出ステップ）。時刻ｋが上記式（６）を満たす場合には、時刻ｋ−１が離床時刻Ｔ_２として決定され、離床が検出される（ステップＳ３４：ＹＥＳ）。一方、時刻ｋが上記式（６）を満たさない場合には、ステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理の実行が繰り返され、時刻ｋ＋１が上記式（６）を満たすか否かが判定される。即ち、離床が検出されるまで、ステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理の実行が繰り返される。なお、このステップＳ３１〜ステップＳ３４を繰り返し実行する処理においては、離踵時刻Ｔ_１は既に決定されている（離踵は検出されている）ため、ステップＳ３３において上記式（４）及び上記式（５）を満たすか否かの判定は実行されず、ステップＳ３４における離床の判定のみが実行される。

離床が検出されると（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、着床の検出処理が実行される（ステップＳ４）。具体的には、まずステップＳ３１と同様に、レーザレンジセンサ１０により、被験者Ｘの脚Ｆとの距離に関する二次元平面距離情報が経時的に取得される（ステップＳ４１、距離情報取得ステップ）。続いて、ステップＳ３２と同様に、レーザレンジセンサ１０により取得された二次元平面距離情報に基づいて、被験者Ｘの脚Ｆ（遊脚を含む）が検出される（ステップＳ４２）。具体的には、ステップＳ４２において、遊脚位置情報取得部２１によって遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋが取得され（遊脚位置情報取得ステップ）、脚幅情報取得部２３によって遊脚の脚幅ｗ_ｋが取得され（脚幅情報取得ステップ）、遊脚速さ情報取得部２５によって遊脚の速さｖ_ｋが取得される（遊脚速さ情報取得ステップ）。

続いて、着床検出部２９により、時刻ｋが上記式（７）〜上記式（１０）を満たすか否かの判定が実行される（ステップＳ４３、着床検出ステップ）。ここで、時刻ｋが上記式（７）〜上記式（１０）を満たす場合には、時刻ｋが着床時刻Ｔ_３として決定され、着床が検出される（ステップＳ４３：ＹＥＳ）。一方、時刻ｋが上記式（７）〜上記式（１０）を満たさない場合には、ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理の実行が繰り返され、時刻ｋ＋１が上記式（７）〜上記式（１０）を満たすか否かが判定される。即ち、着床が検出されるまで、ステップＳ４１〜ステップＳ４３の処理の実行が繰り返される。

以上のステップＳ１〜Ｓ４により、被験者Ｘの片足立ち動作における遊脚の状態（離踵、離床、着床）の検出が完了する。例えば、このような離踵、離床及び着床の検出結果（離踵時刻Ｔ_１、離床時刻Ｔ_２、及び着床時刻Ｔ_３等）に基づいて、被験者Ｘが５秒以上片足立ち動作を保つことができたか否か（「Ｔ_３−Ｔ_２」が５秒以上か否か）の判定、及び、被験者Ｘが離踵後すぐに遊脚を持ち上げて離床することができたか否か（「Ｔ_２−Ｔ_１」が所定時間以内か否か）の判定が可能となる。ひいては、このような判定により、被験者ＸがＲＳＥ等を行うために十分な運動機能を備えているか否かを判定でき、被験者Ｘに引き続きＲＳＥ等の負荷の高いエクササイズを実行させても良いか否かを決定することが可能となる。

また、被験者Ｘに引き続きＲＳＥ等を実行させても良いと決定された場合には、被験者Ｘに引き続きＲＳＥ等を実行させ、脚部状態検出装置１と同一の装置（レーザレンジセンサ１０及び電子制御装置２０）によりＲＳＥ等におけるステップ動作を計測してもよい。この場合、ＲＳＥ等における計測に用いられる装置と同一の装置で脚部状態検出装置１を構成すれば、ＲＳＥ等の試行の前に行われる片足立ち動作における遊脚の状態を検出する装置を、ＲＳＥ等におけるステップ動作を計測する装置とは別に用意する必要がない。

図９は、脚部状態検出プログラムＰの機能構成（モジュール構成）を示すブロック図である。脚部状態検出プログラムＰは、レーザレンジセンサ１０と接続されるコンピュータ（電子制御装置２０）を脚部状態検出装置１の一部として機能させるためのプログラムである。図９に示すように、脚部状態検出プログラムＰは、脚幅情報取得モジュールＰ１、遊脚位置情報取得モジュールＰ２、遊脚速さ情報取得モジュールＰ３、離踵検出モジュールＰ４、離床検出モジュールＰ５、及び着床検出モジュールＰ６を備える。上記各モジュールが実行されることにより実現される機能はそれぞれ、上述した脚部状態検出装置１の脚幅情報取得部２３、遊脚位置情報取得部２１、遊脚速さ情報取得部２５、離踵検出部２７、離床検出部２８、及び着床検出部２９の機能と同様である。

脚部状態検出プログラムＰは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の記憶媒体に記憶され、脚部状態検出装置１の一部として用いられるコンピュータ（電子制御装置２０）により実行される。具体的には、当該コンピュータは、例えばＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ等の記憶媒体読取部を備えている。記憶媒体読取部に記憶媒体がセットされると、当該コンピュータは、記憶媒体読取部から記憶媒体に格納された脚部状態検出プログラムＰにアクセス可能となる。そして、脚部状態検出プログラムＰを当該コンピュータに実行させることによって、当該コンピュータを、脚部状態検出装置１の一部として動作させることが可能となる。なお、脚部状態検出プログラムＰは、搬送波に重畳されたデータ信号としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

上記実施形態では、本発明の距離情報取得部としてレーザレンジセンサ１０を用いる構成としたが、床面から所定高さの位置における二次元平面距離情報を取得可能なものであれば、種々のセンサや装置を用いることができる。例えば、上述の二次元平面距離情報を取得可能とされた赤外線センサ等を、距離情報取得部として用いてもよい。

上記実施形態では、脚部状態検出装置１が被験者Ｘの片足立ち動作における遊脚の状態（離踵、離床及び着床）を検出する動作の例（図８参照）として、リアルタイム処理によって離踵、離床、着床を検出する場合について説明した。しかし、上述した通り、離踵検出部２７、離床検出部２８、及び着床検出部２９は、被験者Ｘの一連の片足立ち動作が完了した後（即ち、片足立ち動作における全時間帯の遊脚の位置Ｐ_Ｒ，ｋ、脚幅ｗ_ｋ、及び速さｖ_ｋが遊脚位置情報記憶部２２、脚幅情報記憶部２４、及び遊脚速さ情報記憶部２６に記憶された後）に、各時刻ｋについて上記式（４）〜上記式（１０）を満たすか否かの判定を行い、遊脚の状態を検出しても勿論よい。

１…脚部状態検出装置、１０…レーザレンジセンサ（距離情報取得部）、２０…電子制御装置、２１…遊脚位置情報取得部、２２…遊脚位置情報記憶部、２３…脚幅情報取得部、２４…脚幅情報記憶部、２５…遊脚速さ情報取得部、２６…遊脚速さ情報記憶部、２７…離踵検出部、２８…離床検出部、２９…着床検出部、Ｆ…脚、Ｆ_Ｌ…左脚（遊脚）、Ｆ_Ｒ…右脚、Ｌ…レーザ光（検出波）、Ｔ_１…離踵時刻、Ｔ_２…離床時刻、Ｔ_３…着床時刻、Ｘ…被験者。

Claims (11)

1. 両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出装置であって、
   床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得部と、
   前記距離情報取得部で取得された前記距離情報に少なくとも基づいて、前記遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得部と、
   前記脚幅情報取得部で取得された前記脚幅情報に基づいて、前記遊脚の踵が前記床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出部と、を備え、
   前記離踵検出部は、両足立ち姿勢から前記被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅からの前記遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を前記遊脚の踵が前記床面から離れた離踵時刻とする、
   脚部状態検出装置。
2. 前記離踵検出部は、両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて前記第１の閾値を算出する、
   請求項１記載の脚部状態検出装置。
3. 前記距離情報取得部で取得された前記距離情報に少なくとも基づいて、前記遊脚の位置を示す遊脚位置情報を経時的に取得する遊脚位置情報取得部を更に備え、
   前記離踵検出部は、両足立ち姿勢から前記被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における前記遊脚の位置からの前記遊脚の距離が第２の閾値以上である期間に含まれる時刻を前記離踵時刻とする、
   請求項１又は２記載の脚部状態検出装置。
4. 前記離踵検出部は、両足立ち姿勢における前記遊脚の位置の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて前記第２の閾値を算出する、
   請求項３記載の脚部状態検出装置。
5. 前記距離情報取得部で取得された前記距離情報に少なくとも基づいて、前記遊脚の速さを示す遊脚速さ情報を経時的に取得する遊脚速さ情報取得部と、
   前記遊脚速さ情報取得部で取得された前記遊脚速さ情報に基づいて、前記遊脚が前記床面から離れた状態である離床を検出する離床検出部と、を更に備え、
   前記離床検出部は、前記離踵時刻以後に前記被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における前記遊脚の速さからの前記遊脚の速さの変化量が第３の閾値以上となった時刻の直前の時刻を前記遊脚が前記床面から離れた離床時刻とする、
   請求項１〜４のいずれか一項記載の脚部状態検出装置。
6. 前記離床検出部は、両足立ち姿勢における前記遊脚の速さの標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて前記第３の閾値を算出する、
   請求項５記載の脚部状態検出装置。
7. 前記遊脚速さ情報取得部で取得された前記遊脚速さ情報と前記脚幅情報取得部で取得された前記脚幅情報とに基づいて、前記遊脚が前記床面に着いた状態である着床を検出する着床検出部を更に備え、
   前記着床検出部は、前記遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢における前記遊脚の速さからの前記遊脚の速さの変化量が第４の閾値以下となり且つ両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅からの前記遊脚の脚幅の変化量が第５の閾値以下となった場合に、前記遊脚の速さが極大となった時刻を前記遊脚が前記床面に着いた着床時刻とする、
   請求項５又は６記載の脚部状態検出装置。
8. 前記着床検出部は、前記遊脚の速さが極大となった後に減少に転じた後に、両足立ち姿勢における前記遊脚の速さからの前記遊脚の速さの変化量が前記第４の閾値以下となり且つ両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅からの前記遊脚の脚幅の変化量が前記第５の閾値以下となっている状態が予め定められた所定期間継続した場合に、前記遊脚の速さが極大となった時刻を前記着床時刻とする、
   請求項７記載の脚部状態検出装置。
9. 前記着床検出部は、両足立ち姿勢における前記遊脚の速さの標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて前記第４の閾値を算出すると共に、両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅の標準偏差を取得し、少なくとも該標準偏差に基づいて前記第５の閾値を算出する、
   請求項７又は８記載の脚部状態検出装置。
10. 両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出方法であって、
    床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得ステップと、
    前記距離情報取得ステップで取得された前記距離情報に少なくとも基づいて、前記遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得ステップと、
    前記脚幅情報取得ステップで取得された前記脚幅情報に基づいて、前記遊脚の踵が前記床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出ステップと、を含み、
    前記離踵検出ステップでは、両足立ち姿勢から前記被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅からの前記遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を前記遊脚の踵が前記床面から離れた離踵時刻とする、
    脚部状態検出方法。
11. 床面から所定高さの位置において、水平方向に沿って走査するように検出波を出射し、該検出波の反射状態に基づいて該検出波を反射した物体との距離に関する距離情報を経時的に取得する距離情報取得部と接続されるコンピュータを、両足立ち姿勢と片足立ち姿勢との間で被験者の姿勢が変化する際における該被験者の遊脚の状態を検出する脚部状態検出装置の一部として機能させる脚部状態検出プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記距離情報取得部で取得された前記距離情報に少なくとも基づいて、前記遊脚の脚幅を示す脚幅情報を経時的に取得する脚幅情報取得部と、
    前記脚幅情報取得部で取得された前記脚幅情報に基づいて、前記遊脚の踵が前記床面から離れた状態である離踵を検出する離踵検出部として機能させ、
    前記離踵検出部は、両足立ち姿勢から前記被験者の姿勢が変化する場合において、両足立ち姿勢における前記遊脚の脚幅からの前記遊脚の脚幅の変化量が第１の閾値以上となった時刻を前記遊脚の踵が前記床面から離れた離踵時刻とする、
    脚部状態検出プログラム。
    

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