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足裏接地・バランス解析 Plantar Contact & Balance Analysis

立位や運動中の足裏の接地状態、姿勢の揺れ、床に加わる力の変化を可視化・定量化する技術です。
フォースプレートと足裏画像解析を組み合わせ、姿勢・動作条件による違いや、運動指導・商品使用などの前後に生じる変化を評価します。

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技術概要 Technology Overview

立っているとき、運動しているとき、身体はどのようにバランスを保ち、足裏はどのように床に接しているのでしょうか。
オルチェでは、フォースプレートで足圧中心(COP)の動きや鉛直方向の力を計測するとともに、ガラス製プレートの下面から足裏を撮影します。画像解析によって接地領域を抽出し、足裏全体や部位別の接地率を算出します。
これらを同じ時間軸で解析することで、姿勢の揺れや力の変化と、その瞬間の足裏の接地状態を対応づけて確認できます。腰部の慣性センサー(IMU)を組み合わせることで、身体の動きも併せて捉えます。

特徴・強み Features & Strengths

  • 01

    揺れ・力・接地を組み合わせて評価

    フォースプレートで捉える足圧中心や力の情報に、足裏のどこが接しているかという画像情報を加えます。複数の側面から、立位や運動中の特徴を整理できます。

  • 02

    数値と画像の両方で変化を確認

    接地率や動揺指標を数値化するとともに、接地領域や足圧中心の軌跡を可視化します。数値の差が、どのような接地状態や動きに対応するかを確認できます。

  • 03

    同じ瞬間のデータを対応づける

    足裏動画、フォースプレート、腰部IMUを共通の時刻基準で記録します。スクワットの最下点など、特定の動作局面における接地状態・力・身体の動きを取り出して解析できます。

主な評価項目 Outputs

評価対象 主な指標・出力 確認できること
足裏の接地 接地領域画像、足裏全体・部位別の接地率 どこが、どの程度床に接しているか
立位時の揺れ COP軌跡、総軌跡長、平均動揺速度、楕円面積、RMS距離 足圧中心がどの範囲を、どの程度の速さで動いているか
揺れの時間的特徴 重心動揺拡散解析(SDA)の短期・長期拡散係数 短い時間・長い時間での揺れの広がり方
運動中の力 鉛直力の波形、ピーク、立ち上がりの特徴 動作に伴って床に加わる力がどう変化するか
身体の動き〔IMU併用〕 加速度、角速度、姿勢角など 動作のタイミングや身体の動き方

※足裏画像から求める接地率は、画像上の足領域に占める接地領域の割合です。局所的な圧力の強さを示すものではありません。また、COPは足圧中心を示し、身体の重心位置そのものとは異なります。

技術的アプローチ Technical Approach

  • 01

    足裏・力・身体の動きを同期計測

    ガラス製フォースプレートの下面にカメラを設置し、足裏動画と力のデータを同時に取得します。必要に応じて腰部IMUや主観評価を組み合わせます。

  • 02

    足裏画像から接地領域を抽出

    画像から背景や機材を除去して足領域を切り出し、接地に伴う皮膚の色の変化を手がかりに接地領域を判別します。足裏全体と、前足部・中足部・踵の接地率を算出します。

  • 03

    評価する区間・動作局面をそろえて比較

    立位区間やスクワット中の特定時点など、目的に応じて解析対象を設定します。条件間・前後間で同じ基準を用い、接地状態、足圧中心、鉛直力などを比較します。

解析例 Analysis Examples

  • 01

    接地の広さと部位別の特徴を可視化

    立位時の接地状態には個人差があります。足裏全体の接地率に加え、前足部・中足部・踵の接地率を表示することで、どの部位に違いがあるかを確認できます。

  • 02

    スクワット中の接地状態と力の変化を同期表示

    立位とスクワット最下点の接地画像を比較し、姿勢の変化に伴う接地位置・形状の違いを示します。同じ瞬間の鉛直力と足圧中心を表示することで、接地と力の状態を対応づけて確認できます。

    できること・用途 Use Cases

    • 01

      立ち方や運動フォームによる違いを評価する

      足の置き方や姿勢、スクワットなどの動作条件を変えた際に、接地位置・接地率、足圧中心の動き、鉛直力がどう変化するかを比較します。
      フォームごとの特徴を調べる研究や、運動指導における動作の確認に活用できます。

    • 02

      指導・トレーニング前後の変化を捉える

      同じ姿勢・動作課題を指導やトレーニングの前後に実施し、立位時の揺れ、動作中の力の出し方、足裏の接地状態を比較します。
      「どこが変わったか」を数値と画像で示し、指導・トレーニングによる変化を検討するためのデータを提供します。

    • 03

      商品や環境刺激による身体反応を調べる

      商品使用の前後や、香り・音楽などの刺激条件間で、立位時の揺れや運動時の荷重変化を比較します。主観評価と組み合わせることで、本人が感じた変化と身体反応を併せて検討できます。
      評価したい商品価値に応じて、動作課題と解析指標を設計します。