40Nの垂直力しきい値は、歩行サイクルのアクティブフェーズを識別するための決定的な論理ゲートとして機能します。 これは、分析ソフトウェアが正確なフットストライクとトゥオフの正確な瞬間を特定できるようにする標準化されたカットオフ値として機能し、これらは正確な歩幅と立脚期期間の計算に不可欠です。
最小限の力要件を設定することにより、研究者は、わずかなセンサーノイズや偶発的な接触が実際のステップとして誤認されないようにします。このしきい値は、さまざまな被験者やテスト頻度にわたってデータを比較可能にする、クリーンで均一な標準を作成します。
人間の動きの境界を定義する
重要なイベントを特定する
歩行を効果的に分析するには、ステップがいつ始まり、いつ終わるかを正確に知る必要があります。40Nのしきい値は、これらのイベントの特定のトリガーポイントとして機能します。
垂直力が40ニュートンを超えると、システムはフットストライクを登録します。逆に、力がこのレベルを下回ると、トゥオフを登録します。
パラメータ計算の自動化
これらの開始点と終了点が定義されると、アルゴリズムはデータを自動的に処理できます。
これにより、空間時間パラメータの即時かつ一貫した計算が可能になります。具体的には、手動介入なしで、歩幅期間、立脚期期間、遊脚期期間を測定できます。
データの整合性と一貫性の確保
干渉負荷のフィルタリング
生の生体力学的データが完全にクリーンであることはめったにありません。センサーは、センサーのドリフト、振動、または体重をかけずに表面をかすめる足によって引き起こされる「わずかな干渉負荷」を拾うことができます。
40Nのしきい値はノイズフィルターとして機能します。これにより、これらの非ステップイベントが歩行サイクルのセグメンテーションを妨害するのを防ぎ、実際の荷重支持ステップのみが分析されるようにします。
サンプル全体での標準化
データが有用であるためには、比較可能でなければなりません。あるトライアルで10Nのしきい値を使用し、別のトライアルで50Nを使用した場合、立脚期期間は人工的に異なります。
標準化された40Nの基準を使用することで、厳密なデータ比較が保証されます。これにより、さまざまな被験者サンプルやさまざまなデータ収集頻度にわたって「ステップ」の定義が一定に保たれます。
トレードオフの理解
感度対安定性
自動化にはしきい値が必要ですが、設定された制限を下回る力は本質的に無視されます。
40Nレベルの主な機能は安定性です。これは、皮膚接触の絶対的な最初のミリ秒を捉えることよりも、偽陽性（ノイズ）の排除を優先します。
厳密さの必要性
このしきい値がないと、歩行サイクルのセグメンテーションはアーティファクトの影響を受けやすくなります。
力カットオフなしで生のデータに依存すると、遊脚期と立脚期の計算が不安定になり、歩行速度への影響の分析が信頼できなくなる可能性が高くなります。
分析に最適な選択をする
- 主な焦点が自動処理の場合： 40Nのしきい値に依存して、信号ノイズや干渉負荷によるアルゴリズムエラーを防ぎます。
- 主な焦点が比較分析の場合： 空間時間比較の妥当性を維持するために、すべてのデータセットに40Nのしきい値が一貫して適用されていることを確認します。
正確なしきい値は、生のノイズの多い信号を、人間の動きの構造化された信頼性の高いタイムラインに変換します。
概要表：
| 特徴 | 40Nしきい値の機能 |
|---|---|
| 主な役割 | フットストライクとトゥオフの識別のための論理ゲートとして機能する |
| データ品質 | センサーノイズとわずかな干渉負荷をフィルタリングする |
| 自動化 | 歩幅と立脚期期間の自動計算を可能にする |
| 一貫性 | さまざまな被験者や頻度にわたる結果を標準化する |
| 主な成果 | 厳密で比較可能な空間時間パラメータを保証する |
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参考文献
- Toshiki Kobayashi, Hiroaki Hobara. Effects of step frequency during running on the magnitude and symmetry of ground reaction forces in individuals with a transfemoral amputation. DOI: 10.1186/s12984-022-01012-8
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .