歩行分析シューズにおける3軸IMUの機能とは？精密な運動学的データ収集をマスターする

3軸慣性計測ユニット（IMU）は、靴に組み込まれ、高サンプリングレートの加速度計とジャイロスコープを統合することで、足の動きをリアルタイムでキャプチャします。3軸線形加速度と角速度の変化を継続的に監視し、歩行中の被験者の動きの詳細なデジタルプロファイルを生成します。

IMUは運動学的解析のコアエンジンとして機能し、生のモーションデータを利用して特定​​の加速度ピークを検出します。このプロセスにより、歩行速度や歩幅の計算に不可欠なかかと着地やつま先離地などの歩行イベントを正確に特定できます。

データ収集のメカニズム

センサー統合とサンプリング

IMUは、加速度計とジャイロスコープという2つの異なるタイプのセンサーを組み合わせて動作します。

これらのコンポーネントは高サンプリングレートで機能し、足の動きの急速または微妙な変化もデータ損失なしにキャプチャされることを保証します。

3軸測定

「3軸」という用語は、デバイスが3次元にわたる動きを同時に監視する能力を指します。

システムは、線形加速度（直線に沿った速度の変化速度）と角速度（回転速度）を記録して、足の軌跡を3D空間でマッピングします。

生のデータを歩行指標に変換する

重要な歩行イベントの検出

生のデータだけが最終製品ではありません。システムはこの情報を処理して特定のパターンを見つけます。

垂直軸と前後軸に沿った加速度のピークを検出することにより、IMUは歩行サイクルの明確なフェーズを特定します。

このピーク検出は、かかと着地（足が地面に着地したとき）とつま先離地（足が地面から離れるとき）を正確に特定するために使用されるメカニズムです。

派生パラメータの計算

歩行イベントにタイムスタンプが付けられると、システムは複雑な運動学的パラメータを計算します。

この生の「コア運動学的情報」は、歩行速度、歩幅、歩行変動性などの実行可能な指標に変換されます。

臨床的文脈では、このデータは振戦や動きの遅さなどの特性を定量化し、治療効果を評価するための客観的な基盤を提供します。

トレードオフの理解

明確な信号ピークへの依存

IMUの精度は、歩行イベントを特定するための加速度データの明確な「ピーク」に大きく依存します。

被験者がすり足歩行や、垂直加速度ピークが鈍化する非常に不規則な動きパターンを持っている場合、システムはかかと着地を自動的に定義するのに苦労する可能性があります。

運動学的焦点と運動学的焦点

IMUが測定するものを区別することが重要です。IMUは運動学（空間内の動き）をキャプチャし、運動学（力）はキャプチャしません。

速度と変動性に関する優れたデータを提供しますが、ユーザーが加える物理的な圧力や地面反力を直接測定するわけではありません。

目標に合わせた適切な選択

IMUベースの歩行分析システムの有用性を最大化するには、データ機能を特定の目標に合わせます。

• 歩行フェーズの定義が主な焦点の場合：垂直軸と前後軸の加速度ピークが高時間分解能でキャプチャされることを保証するために、高サンプリングレートのシステムを優先します。
• 臨床評価が主な焦点の場合：生のデータを超えて、歩行変動性や動きの遅さなどの計算された指標に焦点を当て、患者の進捗状況を客観的に測定します。

複雑な動きを定量化可能な指標に変換することにより、3軸IMUは、パーソナライズされた治療プロトコルを洗練するために必要な客観的な証拠を提供します。

要約表：

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