JP2009517047A - 動物用計測装置 - Google Patents

Abstract

動物とその環境の生理的パラメータ及び身体的パラメータの計装及び遠隔計測法による取り組みが特に馬に適用される。この取り組みにより、フォースプレートやトレッドミルのような拘束する装備を使用する必要がないため動物の評価、診断、調整、或いは監視のうち１つ以上が向上する。完全、且つ正確で再現可能な客観的データ及び定量的データを提供可能である。これらのデータは監視や診断を実施するために多かれ少なかれデータのリアルタイム処理及び連続処理のうちいずれか一方又は両者のために現実世界の状況下において入手可能である。即ち、このような取り組みにおいて客観的データ及び定量的データは現実世界の状況下において収集可能であり、これらのデータは処理されて、情報が現場における専門家に周知の形態でリアルタイムに表示可能であるか、次の回収のために保存されるか、遠隔装置により観察するために送信される。

Description

本出願は動物用計測装置に関する。

動物の客観的な評価及び診断は様々な理由により困難である。ヒトと異なり動物は、評価、診断、育成、或いは訓練している人と容易に意思疎通できない。例えば、馬はどの肢や関節が痛むのか、或いはどのように又はどのような状況下において痛むのかを伝達することができない。

別の問題は、特に馬のような大型の動物や動作が速い動物の場合、動物の身体的パラメータや生理的パラメータの客観的測定及び定量的測定を、現場の人間にとって馴染みのあるもので容易に使用できるものであり、正確で再現可能であり現実の世界の状況を反映し、リアルタイムに入手可能な形態で得ることが困難なことである。

例えば、正確、且つ再現可能な計測を得るべく高速な馬のトレッドミル、多数の高速ビデオカメラ、並びにモーションキャプチャのハードウェア及びソフトウェアのような好適な計測設備を備えた施設内に馬を搬送することはコストと時間がかかるものである。これらは現実の世界の状況を反映させるものではなく、リアルタイムで入手可能なものでもない。その他の手段として遊歩場を監視させることは顕著な制約があり、不完全なデータを提供するものであり、正確さにも欠け、期間も限定されるものである。

従って、通常、評価、診断、治療、及び調整は、獣医、トレーナーや騎手の主観的判断及び定性的判断に基づくものである。残念ながら馬の育成の専門家の間ですら、中程度の跛行の指定及び定量化に関する取り決めは芳しくない（特許文献１）。

評価及び診断の重要な領域は馬の跛行に関する。競走馬は価値ある資産である。更に、物理的に傷つきやすく、特に跛行に影響を受けやすい。専門家によると、一時点において全ての競走馬のうちの少なくとも１０％は明確に跛行であるか負傷しているか何らかの点で調子が悪く、このため最高の能力に到達することが妨げられており、これより多くの競走馬は発見が困難であるか監視を要する微妙な健康状態、或いは慢性的な状態を有すると評価されている。米国のみにおける非常に保守的な概算によると、馬産業に対する年間の損失は１９９８年において６億７千８百万ドル乃至１０億ドルである（特許文献２）。
Kevin G Keeganその他著、「トレッドミル上を駆ける馬の軽度な跛行の評価・臨床医及び研修医による取り決め、及び運動学的歩様分析による彼らの評価の相関関係」、アメリカ合衆国、American journal of veterinary research 、１９９３年４月出版、５９巻、１３７０頁乃至１３７７頁 「米国における馬の跛行、結腸及び馬原虫性脊髄脳炎（ＥＰＭ）による国家の経済費用」、米農務省、動植物衛生検査部、獣医課、Fort Collins、２００１年１０月

従って、これらの価値を保護するために、負傷を診断し、負傷を予防し、負傷を治療できるようにし、或いは負傷から回復するよう治療するために、有効な評価の技術及び診断の技術を採用することが望ましい。更に、訓練及び調整のためのプログラムの効果を高めることが望ましい。跛行が発見されると、通常長期にわたるリハビリテーションが必要となる。顕著な取り組み及び費用が多くの競走馬に費やされる。跛行はこのような顕著な投資の収益を一時的に或いは恒久的にも否定するものである。

特に問題なのは馬が跛行からリハビリテーションを受けたり回復するためにどれくらい時間が必要かを決定することとである。馬の治療時において、十分に回復したか、及びリハビリされたかを決定することは困難である。保守的な方法を採用する場合、及び治療が延長されたり長引いた場合、通常馬が完全に回復した場合でも不使用による損失は継続するものである。積極的な方法を採用する場合、負傷を再び悪化させる顕著な危険があり、従って通常回復及びリハビリテーションのために更に時間とコストのかかることとなる。

今日馬の跛行の発見と診断は大部分主観的評価及び定性的評価に基づくものである。典型的な技術としては運動の非対称性を発見すべく観察したり、静止した動物を例えば四肢の動悸により全体的に評価したり、跛行が軽減されたか決定すべく例えば特定の関節からの痛みを遮断することにより神経を麻酔により遮断したりすることが挙げられる。この最後の技術において、馬に跛行の兆候が現れていないようであっても、跛行の潜在的な因子が実際評価中に馬の更なる損傷の原因となるかもしれないということに留意する必要がある。

現代における医療及び獣医の技術として身体的パラメータ及び生理的パラメータの客観的監視及び定量的監視が挙げられる。例えば、トレッドミルベースのエクササイズにおける生理的パラメータ（例、ＥＫＧ）の監視は当業界においてよく確立された診断技術である。トレッドミルベースの技術は馬のような動物にも使用されるが、動物の大きさや動物との意思疎通の手段の制限により顕著な困難を伴う。例えば、環境順応のために長期間必要であり、鎮静剤の使用が必要である。

獣医学の領域において、客観的な測定が模索される場合に、正確、且つ再現可能な身体的パラメータ及び生理的パラメータの監視及び診断は、蹄の力を計測すべく馬がステップを踏むフォースプレートを使用することと、トレッドミルベースの技術を使用することと、モーションキャプチャにより四肢の位置を追跡すべく光学的なマーカを使用するビデオ監視とを含む。これらの方法は必ずしも現実の世界の状況を反映したり継続的な監視を維持したりするものではない。

歩行の監視は加速度センサの使用や馬を含む大型動物の心拍数及び呼吸音の記録により試みられてきた。通常、これらの様々な客観的計測は試行の期間やデータの正確さ及び再現可能性に制限があるか、一度に限定されたパラメータ一式による実施に限定されるものである。例えばシステムには高度な正確さを要求する対話に好適ではないものがあり、それらは全体として馬の計測の２軸を提供するのみであり、引き続きデータのリモート処理を要するものであり、限定されたデータを提供するのみである（頭部及び骨盤の線形加速度及び四肢のうち一方の側の２本の回転）。これらのシステムは頭部及び骨盤の動きに関する仮定を作り出す曲線適合法を含むか、センサの指向に対して感度が高く、トレッドミルを離れた現実の世界下において馬が移動する場合の跛行を特定することにおいて依存できるものではない。更に、システムの多くは非常に費用のかかるものである。

その他のタイプのシステムは主観的な評価を補助し、例えば市場で入手可能な消費者向けビデオカメラを使用して、撮影したビデオのマークアップを容易にし、この補助により得られたデータを分析の基礎とする。これらの手段は５０Ｈｚ乃至６０Ｈｚ（ビデオフレームレートによる制約）で空間において２，３センチメートル（ビデオの解像度による制約）の範囲の時間分解能を有し、通常主観的評価のため再現可能性を欠くものである。例えば、システムはカメラの視界による制約を受け、ビデオを編集するために主観的な評価を要し、時間と空間の分解能はビデオ技術による制約により妥協させられる。

従って、長期にわたって現実世界の状況における馬の動きに関する客観的、且つ定量的にして完全で正確、且つ再現可能な情報を、ユーザが自分の技能及び経験を使用でき、容易に設定及びサポートできる形態において提供するシステムを有することは、馬産業において非常に価値のあることである。このようなシステムは馬のような動物の診断、治療、リハビリテーション、調整、訓練、及び潜在性の評価の正確さ、タイミング、及び効果を容易に実現して促進するものである。特に、費用効率が高く、馬にすぐに使用できるこのようなシステムは馬の育成を変えてしまうものである。

一態様において、通常動物とその環境の生理的パラメータ及び身体的パラメータの計装及び遠隔計測法による取り組みが特に馬に適用される。この取り組みにより、フォースプレートやトレッドミルのような拘束する装備を使用する必要がないため動物の評価、診断、調整、或いは監視のうち１つ以上が向上する。完全、且つ正確で再現可能な客観的データ及び定量的データを提供可能である。これらのデータは監視や診断を実施するために多かれ少なかれデータのリアルタイム処理及び連続処理のうちのいずれか一方又は両者のために現実世界の状況下において入手可能である。即ち、このような取り組みにおいて客観的データ及び定量的データは現実世界の状況下において収集可能であり、これらのデータは処理されて、情報が現場における専門家に周知の形態でリアルタイムに表示可能であるか、次の回収のために保存されるか、遠隔装置により観察するために送信される。

別の態様において、方法は動物の運動の鍵となる特徴を計測し、この情報を送信し、処理し、表示したり保存したりする。複数のセンサが動物に取り付けられる。これらのセンサは動物の四肢、及びその他の部分に関連づけした運動に関係するパラメータを計測するセンサを含む。センサのデータはセンサから受信及び処理されて動物の運動の鍵となる特徴を識別する。この情報は専門家にとって周知の形態により表示可能であり、専門家は診断、治療、及び評価において彼らのスキルを容易に使用することができる。

別例において、方法は動物に多数のセンサを取り付ける工程を含む。これらのセンサは動物の四肢やその他の部分に関連づけした運動に関係するパラメータを計測するセンサを含む。センサから受信されたデータは処理される。この処理はデータに基づいて動物の運動の特徴を識別する工程を含む。動物の図に関連づけした形式によりユーザに特徴をグラフィック表示する。

本発明の実施例は、以下の一つ以上を含んでいてもよい。
グラフィック表示は、動物の少なくとも一部の関節部図、棒によるモデル、及びレンダリングのうちの少なくとも１つ含む。例えば、表示は動物の運動のリアルタイムのアニメーションや動物の運動の変更した時間による監視を含んでもよい。

特徴と関連づけされた定量的情報は表及びグラフ形式のうちの少なくともいずれか一方により表示可能である。
グラフ表示は動物の身体的状況を決定するための情報提供を含む。
身体的状態は負傷、調整の度合い、及びリハビリテーションの度合いのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

方法は次に続く動物の身体的状態を診断する工程と関連してユーザからの入力を受け付ける工程を更に含む。入力はデシジョンツリー法及び鑑別診断法のうちの少なくとも１つに関連づけられる。

使用可能なセンサとセンサの位置と監視アプリケーションのうちの少なくとも１つに従って処理システムは自動的に設定される。このような設定はデータ処理のためのアルゴリズム選択や、グラフィックによる表示のためのフォーマットの選択を含んでもよい。

処理システムは較正されて、センサの指向、利得、レート、揺れ、ドリフト、及びずれのうちの少なくとも１つに関する因子を補正する。
運動の特徴の識別は動物の歩様の質の識別を含む。歩様の質は例えば歩幅の長さ及びタイミング、姿勢と脚振りのタイミング、馬の四肢や頭部のようなその他の部分の直線的な運動や角度をなす運動の相対的タイミング及び大きさ等の歩様の身体的パラメータを含む。歩様の質は動物の歩様に表れる跛行を含んでもよい。

受信したセンサのデータの処理は実際の負傷や、負傷したと考えられる傾向を含む負傷の状況の、受信した信号に基づく識別を含む。
多数のセンサが動物に取り付けられるが、各センサはセンサのデータの少なくともいくつかを提供する。これらのセンサは動物の四肢やその他の部分に関連づけした運動に関係するパラメータを計測可能である。これらのセンサはそれぞれ、例えば四肢の異なる部分の運動のような、動物の四肢やその他の部分に関連づけした異なる運動に関係するパラメータを計測可能である。

動物の身体的パラメータや生理的パラメータを監視するセンサは加速度計やジャイロスコープのような慣性センサを含み、直線的な位置、運動や加速度、或いは回転する位置、運動や加速度を計測してもよい。これらのセンサ一式を組み合わせることにより、全体としての動物の絶対的な運動、四肢及びその他の部分のそれぞれの絶対的な運動、及び動物の身体に対する四肢やその他の部分のそれぞれの運動を含む動物の運動の完全なイメージ化のために必要なデータを提供可能である。

動物の身体的パラメータや生理的パラメータのための付加的なセンサとして、力、ひずみや圧力用のセンサ、筋肉、神経や結合組織の活動用のセンサ、呼吸数用センサ、心臓用のセンサ、血液酸素レベル、血圧や血糖用のセンサ、オーディオ用のセンサ、内視鏡のようなビデオ用のセンサ、或いは温度センサが挙げられるがこれらに限定されるものではない。センサは動物に着脱自在に取り付けられる。

更に、システムは時間及び位置、温度、湿度及び気圧を含む、動物を囲む環境を監視する付加的なセンサを含んでもよい。
センサのデータは通常の速度や高い速度を含んでもよく、標準的な画質や高画質なビデオによる監視及び記録が可能である。

様々なセンサからのセンサデータは統合可能であり、これによりユーザは通常の時間軸を参照し同時に多くのパラメータを査定することができる。受信したセンサデータの処理はリアルタイムモードにおいて実施されるが、これに代えてバッチモードでも実施される。

センサのデータ及び関連するデータの分析やセンサのデータはユーザフレンドリな形態に表示可能であり、これによりユーザは自分の専門性及び経験を静止画、段階的な時間間隔毎のコマ送り、連続したスローモーション、実速度、及び早送りのいかなる速度においても利用可能である。

情報は従来技術による主観的、且つ定性的査定の形成に使用される情報をエミュレートするグラフィックの形態により表示可能であるが、ここでは補助を受けないヒトの目が達成可能なものよりずっと正確な客観的、且つ定量的データにより向上した、専門家が査定する全てのパラメータを時間及び場所の両者において非常に高解像度にて提供可能である。これらのグラフィックによるデータの形態は動物の運動の連結セグメントモデルや動物の運動のシミュレーションのレンダリングを含んでもよい。

センサのデータは例えば日課のエクササイズ、訓練、或いは競技イベントのような動物の通常の活動中に収集される。受信したセンサのデータは通常の活動中に処理可能である。情報は長期間にわたって収集可能である。

センサのデータやその他の情報は動物に対してローカルの無線ネットワークにより送信可能である。センサのデータやその他の情報は動物から遠隔装置のステーションやサーバにも無線接続により送信可能である。例えば、通常馬が運動中に、運動用のセンサはセンサからハブまでの短距離において低電力な無線接続を使用し、ハブから受信するステーションやサーバまでの長距離においてより高電力な接続を使用する。

センサモジュールは、ハブに送信されるに先立ってデータを保存するバッファとして機能するメモリも備える。ハブはステーションやサーバに送信されて更に処理、表示、或いは保存されるに先立ってデータを保存するためのバッファとして機能する大容量のメモリを備えてもよい。メモリの容量は何時間或いは何日もデータを保存するために十分であってもよく、これによりデータのハブからステーションやサーバへの送信が実現不可能であるか好適でない場合に監視を延長することができる。

センサのデータは例えば暗号化技術の使用により保護できる。これによりデータは傍受や改ざんされないことが保証される。
システムは内部の基準クロックや外部の基準クロックに基づく時間に基づいて提供されるデータを認証可能である。システムはデータがある地点において提供されたものであると慣性計測のような内部の基準に基づいて、或いはＧＰＳのような外部の基準に基づいて認証可能である。

システムはデータの提供を含む、動物を識別する方法を含んでもよい。例えば、ＲＦＩＤ機器や遺伝情報のような動物に関連づけされた識別子を認識可能である。これに代えて、信頼された機関が最初に動物を認証した信用の連鎖を確立することにより識別可能である。センサから収集された情報は運動等の身体的情報や生理的情報による動物の身体的署名を検証するために使用される。

これらには写真やビデオのような映像データを身体的データと同時に、且つ情報を関連づけながら撮影することが含まれる。これにより写真やビデオが同時に同一の場所で撮影されたものであることと、写真やビデオにおけるイベントのタイミングがセンサによる計測と合っていることとを証明可能である。

情報を保存、処理、及び表示するシステムは設定可能であり、モジュラであってもよい。機能をモジュールに分割する構成のルール、及びモジュール間のインターフェイスは明瞭且つ安定なものである。従って、各モジュールの開発は個別に分配して実施することができる。これらはユーザや第三者機関の開発モジュールを含んでもよい。これによりシステムは幅広い範囲の多様なアプリケーションに適合可能である。

システムにより情報は評価、診断、世話、調整、或いは監視からのその他の情報とリンクするか関連づけすることができる。例えば、これらはその他の診断による計測やイメージや記録のようなユーザ等により提供されるメモや記録を含む。これらはパターンの認識を補助し、このシステムにより提供される定量的データ及び客観的データ、並びに関連した状況や結果の間における繋がりの検知が可能になる。

システムはリアルタイムモードやバッチモードにて遠隔装置による監視を可能にし、これによりユーザは現場にいなくても評価、診断、世話、及び調整を指揮したり影響を付与することができる。これらの一部として、システムは様々な地点における観測を可能にし、これらを統合又は調整する。従ってユ―ザは同一の情報を同時に見ることができる。

別例において、通常動物に対する負傷を回避する方法は多くのセンサを使用する。センサの信号は処理されて実際の負傷の状況、或いは潜在的な負傷の状況を識別し、フィードバックが負傷の回避のために提供される。

別例において、通常動物の治療及び回復を監視する方法は治療及び回復の加速、並びに成功した結果の可能性の向上のうちのいずれか一方又は両者に関する。このような方法は回復するに先立って競技や作業に動物を戻すことを回避するために、或いはこれに代えて必要以上に長く治療及び回復を長引かせることを回避するために使用される。

別例において、通常方法は動物の調整、訓練や準備の監視及び向上に関する。調整や訓練は長期間にわたって延長可能であり、採用された方法を変更することにより改善が可能である。例えば、馬が競技のために訓練されて調整される場合に、改善はいつ、どのイベントに参加申請するか、又は参加するかどうか、訓練を継続するかどうか、或いはどのように訓練を継続するかを選択することを含む。準備は装備の選択、適用や設定も含む（例えば蹄鉄工による馬の蹄鉄調整や、特に馬具一式の構成の選択）。

別例において、通常方法は動物の潜在的能力の評価や監視に関する。例えばこの方法は若く訓練を受けていない動物の潜在性を評価することと、動物が成長し訓練を受けた場合に期間にわたって潜在能力の評価をアップデートすることとを含んでもよい。潜在性の評価はセンサからのデータを立体配座の計測のようなその他のデータと組み合わせることができる。

別例において、通常方法は動物の訓練や調整に関わるヒトの動作の評価や監視に関し、或いは競技における動作及び動作の向上に関する。例えば、これによりジャンプのショーの騎手に動作を向上させるようにフィードバック及び案内を提供することができ、或いは競走馬に乗るジョッキーにフィードバック及び案内を提供することができる。

別例において、通常動物に対する負傷を診断する方法や動物の跛行の状況を評価する方法は診断や評価の速度及び正確さを促進し高める。方法は動物の運動の特徴に関する客観的、且つ定量的で完全で正確なデータを採る工程と、情報を処理する工程と、ユ―ザが自分の専門性と経験を利用できるフォーマットにより表示する工程とを含む。診断は情報からのフィードバックを含み、デシジョンツリー法や鑑別診断法を使用する等して診断の次の工程を決定する。

別例において、通常動物の治療、リハビリテーション、訓練、或いは調整の速度及び効果を促進し高める方法は動物の運動の特徴に関する客観的、且つ定量的で完全で正確なデータを採る工程を含む。情報は処理されてユーザフレンドリなフォーマットにより表示され、これによりユーザは自分の専門性及び経験を利用することができる。

治療、リハビリテーション、訓練、調整は治療、リハビリテーション、訓練、調整において収集された情報からのフィードバックの使用を含み、これにより使用する必要のある最適な方法、並びに診療行為の性質及びタイミングを決定し、積極的な成果の可能性を高め、時間及び費用を最小限にする。

別例において、通常動物を監視するシステムは動物に取り付けられたセンササブシステムを含む。センササブシステムは動物の四肢及び本体に関連した身体的パラメータを計測するセンサを含む。演算サブシステムはセンササブシステムによって提供されたデータをリアルタイムに処理するために使用される。通信サブシステムはセンササブシステム及び演算サブシステムを接続する。通信サブシステムはセンササブシステムから演算サブシステムにセンサのデータを送信するためのものである。表示サブシステムは演算サブシステムに接続され、動物の図に関連づけした形式によりユーザに特徴をグラフィックで表示する。

別例において、通常動物を監視するシステムは動物に取り付けるための通信ハブを備える。通信ハブは動物に取り付けられたセンサからセンサのデータを受信する受信機と、受信したセンサのデータに基づきデータを提供する送信機とを備える。多くのセンサはそれぞれセンサのデータをハブに送信する送信機を備える。較正サブシステムは使用可能なセンサとセンサの位置と監視アプリケーションのうちの少なくとも１つに従ってシステムを自動的に設定する。

別例において、通常動物を監視するシステムは動物に取り付けるための通信ハブを備える。通信ハブは動物に取り付けられたセンサからセンサのデータを受信する受信機と、受信したセンサのデータに基づきデータを提供する送信機とを備える。システムはセンサ一式も備え、それぞれがセンサのデータをハブに提供する送信機を備える。通信ハブは動物に取り付けられたセンサのうち選択したセンサのデータを受信するように設定可能である。

本発明の態様には、後述する効果の１つ以上が含まれてもよい。
拘束する装備（例、トレッドミルやフォースプレート）を使用することなく計装を実現するため、動物の実生活の状況を示す情報が得られる。例えば、馬の生理的状況や身体的能力に関する情報がストレスの少ない状況において、馬の競技イベントにおいて、更に診断のような診療行為において得られる。

ビデオ信号の分析のようなデータのオフラインの処理やバッチ処理を伴うことなく計装を実現するため、リアルタイムのデータの監視により即時のフィードバックの提供が可能である。フィードバックは状況をより速く把握し適切な行動を起こすために使用可能である。このようなリアルタイムのフィードバックは例えばデシジョンツリー法や鑑別診断法に基づき閉ループ法により診断や評価をするために使用可能である。ここで、最初の試験から得られた結果は次の試験を選択するための基礎として使用され、関連したデータが繰り返し収集される。

拘束する装備を使用することなく計装を実現する別の効果は費用に関する。大型動物用のトレッドミルのような大型動物のために特化した設備や、高速ビデオ装置、或いはフォースプレートを使用することは、これらの設備を使用すること、及び動物をこのような設備に搬送することの両者において費用のかかるものとなる。動物に容易に取り外しできる、比較的費用のかからない装備を使用することにより、費用を大幅に減少させることができ動物のより大きな集団に対して計装を使用可能となる。

計装は非侵襲的である。特に、神経遮断麻酔剤を使用する必要なく跛行を詳細に評価及び診断することは、評価の処置において馬を更なる身体的損傷の危険にさらさなくて済む効果がある。神経遮断麻酔剤の適用がうまくいくと馬に痛みをもたらす四肢や関節が遮断され、馬は跛行が存在しないか跛行が小さくなったようになる。しかし、馬は不快感を経験しないため、麻酔をかけられた馬が回避できたであろう身体的活動において麻酔剤が効いている間に更なる身体的損傷が発生し得る。

動物に関する客観的情報及び定量的情報のいずれか一方、或いは両者の利用は主観的情報や定性的情報に基づく方法に対して訓練、調整、或いはリハビリテーションプログラムの診断及び評価の付加的な方法を提供する。例えば動物を見ることにより得られる主観的情報や定性的情報によるよりはむしろ正確で再現可能な客観的計測及び定量的計測が微妙な状況を検知するために使用可能である。微妙な状況は運動や運動のパターンにおける変化の大きさが小さいか、早足、普通駆け足、ギャロップのような人の目が有効に識別できる速さより速く馬が運動する場合にのみ状況が把握できるかのいずれか一方の理由により容易に把握できない。

更に、動物の履歴のデータを保存することにより、期間にわたるデータの動向の比較（縦比較である）が可能となる。これにより例えば調整やリハビリテーションプログラムにおける進展を査定することができる。更に、比較は別の動物の集団のデータにおいても可能である（横比較である）。これにより例えば異なる動物の能力や、同等な訓練や回復プログラムを使用した進展を比較することができる。

期間にわたる動物の集団に関する情報、及び評価、診断、世話、調整のような関連した情報により、例えば統計学的分析や推測によりパターンの把握が可能となる。これらは評価、診断、治療、調整のいずれか又は全てを補助或いは加速し、閉ループの世話を提供する。このようなパターン把握は部分的に又は完全に自動化可能である。従って、アルゴリズムの選択及び情報の分析は更なる行動や診断行為を必要としない。このようなパターンは把握及びフィードバックは評価、世話をする人やリアルタイムに馬を使用する人に対してフィードバックを提供することを含んでもよい。システムはリアルタイムのフィードバックを使用して自動的にパターンを把握し、これにより例えば乗馬中の騎手に対して跛行の状態の視聴覚による警告を発することができる。

小型軽量な無線センサのような無線センサの使用により、センサのデータの収集のためにワイヤを取り付ける必要なく動物へのセンサの着脱が容易になるため使用し易さが向上する。このような無線通信により有線の方法と比較して移動上の制約がなくなる。更に無線による方法は優先接続の失敗の点を取り除くことにより堅牢性及び信頼性を向上させる。

センサ要素及び無線要素は、環境及び衝撃／圧力状況に耐久可能な堅固なハウジング内に統合される。
システムは自動設定を含んでもよく、センサのネットワークはセンサ自体とセンサが果たす役割とを識別する。システムはセンサの配向を補正するための自動較正機能、及び利得、速度、ずれ、ドリフトの変化を補正するための自動較正機能を含んでもよい。これらの自動較正機能は１つのセンサユニットからの計測に基づくものであっても多くのセンサユニットからの結果に基づくものであっても、或いは多くの試験と多くの動物からの結果に基づくものであってもよい。

技術の範囲は電力消費を最小限にすることとセンサユニット及び通信ハブの寿命を延ばすこととに使用可能である。システムは電力消費を最小限にするために転送レートを変更可能である。このユニットの電力は動物の運動から部分的に又は完全に得てもよい。例えば馬において電力は蹄鉄が地面を叩く際の振動を使用する圧電法により得られるか、脚が運動する際に電磁的方法により得られる。

動物上の通信ハブは例えば馬の鞍（例えばおもり用ポケット内）に取り付けられるか騎手により搬送され、センサ及び遠隔装置のステーション間の通信を向上させる方法を提供する。例えば、各センサが無線信号を遠隔装置のステーションに送信可能である必要があるよりはむしろ、ハブがデータを統合し、遠隔装置のステーションに送信する。例として、ハブは比較的低電力、且つ狭小な範囲の無線接続によりセンサのデータを受信し、比較的高電力か広範囲の無線接続を使用して統合したデータを遠隔装置のステーションに送信する。

計装及び遠隔計測のための設定可能なモジュラシステムは様々なタイプのセンサ及びセンサの組み合わせに対して調整可能である。更にシステムの（例えばハブの）自動設定により、ユーザによるシステムの設定が不要になり動物の計装が容易になる。例えば実際存在するセンサによりシステムは使用可能な各センサと通信できるように設定可能である。例えば、信号を送信するセンサによりシステムは送信された信号を処理できるよう設定可能である。例えば使用可能なセンサにより異なる処理アルゴリズムの自動選択が可能となる。

これらの自動設定により現実の生活の状況においてセンサの損失に対する堅牢性も実現可能である。例えばシステムは動物の四肢及びその他の部位上の多くの加速度計及びジャイロスコープに基づき歩様を分析するように構成可能である。１つ以上の加速度計やジャイロスコープが損傷により使用不可となったり、外れてしまったために誤ったデータを送信し始たりする場合に、システムは現存するセンサを使用できるように再設定可能である。

動物から収集されたデータのセキュリティ及び認証は例えば動物の販売における詐欺の回避に関するような多くの商業上の効果をもたらす。保護データは認証目的に使用可能であり、これにより動物の販売における詐欺の可能性を減少させることができる。更に、長期にわたる身体的パラメータ及び生理的パラメータの監視により素材の状態が識別可能であるため保険で保証責任を負う際に有利である。

処理、保存、及び表示のための設定可能なモジュラシステムは様々なアプリケーションに対して適応可能である。更に、処理、保存、及び表示システムの自動設定によりユーザによるシステムの設定が不要になり評価、診断や監視のし易さが向上する。例えば入手可能な情報により、システムはアプリケーションに適したアルゴリズムを使用し、アプリケーションに適したフォーマットにより結果を表示できるように設定可能である。

更に、保存、処理、表示のモジュラシステムはモジュールを処理し情報のモジュールを表示する、明瞭、且つ十分に洗練されたインターフェイスを有する。これによりこれらのモジュールの開発及び使用を広めることができる。ユーザ及び第三者は幅広い様々なアプリケーションに適した処理、パターン把握、視覚化の顕著な刷新に影響を付与することができる。

ローカル及び遠隔装置の両者によるアクセスが可能であるため、個々を最適に組み合わせて動物及びアプリケーションにより動物の評価、診断、世話、監視をすることができる。例えば動物が通常世話をする人から離間した位置にいる場合に、動物の近傍にいる人と共同で世話をすることができる。例えば別のアプリケーションにおいて、ローカルにいる世話をする人は動物やアプリケーションに関する専門的知識を有する別の熟練者からサポートを得ることができる。

その他の情報に対するリンクは閉ループの世話の完全なサイクルを補助する。ここで正確、且つ制限可能な定量的データ及び客観的データは例えば主観的な観察、その他の診断による計測やイメージ、訓練や獣医による動物の状態に関する記録、或いは世話や調整の結果のようなその他の情報と組み合わせて使用される。

本発明のその他の特徴及び効果が後述の明細書及び特許請求の範囲から明らかになる。

図１は例えば馬１０１のような動物の物理的パラメータ及び生理的パラメータに関する情報、任意で騎手１０２及びその環境の物理的パラメータ及び生理的パラメータに関する情報を収集及び処理するために使用される計測装置及び遠隔測定システム１００を示す。監視を始める前に、或いは長期にわたって継続する監視の間に、多数のセンサ１１０が馬に取り付けられる。これらのセンサはハブ１２０にデータを提供する。ハブ１２０も馬に取り付けられるか、或いはこれに代えて騎手１０２によって持ち運ばれるか、その近傍の建物、車両やトレーラ上に設けられる。ハブはシステムにおいて通信、処理、保存や、表示機能のいくつかを提供する。センサからの情報はハブ１２０における通信リンク１１４を介して受信される。ここで情報は保存され、任意で直ちに又は後に通信リンク１２５を介してリモートサーバシステム１３０に送信される。任意で情報はローカルディスプレイ１２２やその他のオーディオ出力装置や触知可能な出力装置、ビジュアル出力装置（例えば、ヘッドアップの眼鏡型ディスプレイ、カラーのＬＥＤや類似の装置）にも送信され、馬の騎手１０２にフィードバックを提供する。

サーバシステム１３０はセンサのデータから生成される情報を記録、処理、送信する１つ以上のワークステーション２４０を備え、そのそれぞれがリポート用のユーザインターフェイス、即ちディスプレイ２４４と入力用のインターフェイス、即ち制御装置２４６（例、キーボード、プロセッサ、及びディスプレイを備えるコンピュータ端末やコンピュータワークステーション）を有し、これらを介してユーザは情報を分析可能である。サーバシステム１３０は任意で１つ以上のデータサーバ２５０を備え、そのそれぞれが動物データ２５２、及び動物データへのアクセス権を規定する認証データを保存する。センサからのデータを処理するコンピュータリソースはハブ１２０及びサーバシステム１３０のいずれか一方、又は両者にてホストされる。例えばハブは信号調整機能及びデータ処理機能、並びにデータバッファをホスティングし、サーバは情報保存機能、情報分析機能、及び情報表示機能をホスティングする。

操作の好適な態様において、馬のような動物はデータの収集の際閉じ込めておく必要はない。システムは閉じ込めた状態において使用可能であるが、その他のシステムと比較して有利である。動物を閉じ込めておく必要がないため、デ―タは通常の活動において収集可能である。通常の活動とはデータの収集を所望していない、或いは必要としていない状況において通常行われる動作を意味する。馬のこのような通常の活動は診断行為や治療行為を含み、パドック内を自由に歩き回ること、日課の運動、競争行事（例、ジャンプやレース等）のための訓練や、実際の競争を範囲に含むがこれらに限定されるものではない。このようなデータ収集は長期にわたって延長可能であり、例えば診断、治療、及びリハビリの期間を通して、或いは一連の競争行事のための調整及び訓練、並びに参加の期間を通して何日も、或いは何週間にもわたる。

様々なセンサ１１０がシステムにおけるいかなる監視状況においても使用可能である。センサは馬の歩様の分析用のデータ収集に関し、例えば実際の跛行や跛行の傾向を検出する。このようなセンサは四肢に取り付けられる慣性センサを含む。慣性センサは直線加速度計及び回転加速度計や、ジャイロスコープを含む。このようなセンサからの情報は時間の機能として四肢の位置や運動を評価したり運動の不均衡さを直接計測したりする機能のために使用される。歩様に関するその他のセンサは動物の靴やその他の装備内に組み込まれた歪みセンサ、圧力センサ、力センサや、関節の運動を計測するセンサ、及び神経信号、筋肉信号（筋電図検査法）、並びに筋肉及び腱の位置や運動等の側面を計測する生理的センサを含む。後述するように、歩様の分析に直接的には必要でない付加的なセンサも使用可能である。

通常、多数のセンサが例えば１つ以上の四肢や、胴部、首、或いは頭部等のような動物のその他の部分からの同時の記録を生成するために使用される。例えば、動物の頭部や首に取り付けられたものの他、動物の四肢に取り付けられた１つ以上の慣性センサや歪みセンサ、或いは圧力センサは動物の歩様を分析するために組み合わせ可能であるデータを提供する。更に、多数のセンサが四肢の１つ上において使用可能であり、例えば、肢の個別の部分の運動を追跡する。センサ一式により、動物の絶対的な動き、四肢それぞれの動き、或いは胴体に対するその他の部分の動きを含む動物の運動の完全な像を提供可能である。

馬に適用される計測装置の拘束性を最小限に抑えることが望ましい。例えば、小型軽量で低電力の装置が使用され、センサ及びハブ間において無線通信が使用される。加速度計及びジャイロスコープセンサは例えばＭＥＭＳ装置であってもよい。例えば、ハブ及び各センサは無線通信を含み、ブルートゥース規格に基づいたローカル（動物へ）の無線データ網がセンサ及びハブ間における１つ以上の無線チャネル上において通信するために使用可能である。これに代えてその他の無線の手段が使用可能である。例えば、ジグビーやＩＥＥＥ８０２．１５．４規格を使用するような、低電力のアドホックに基づく手段やメッシュデータ網に基づく手段が使用可能であり、これによりデータはセンサ及びハブ間を１以上のホップ（例えば転送ノードとして作動する別のセンサを介して）により通過可能である。場合により、（ＵＳＢ、ファイヤワイヤや、ＩＥＥＥ１３９４のような）有線による接続が、ワイヤが動きを制限するものでない場合に好適であり、無線通信が不要である場合にセンサの特性（回線容量、電力消費、寸法や重量）は好適である。

装置は任意により部分的に、或いは完全に電源なしで、例えば動物の靴やその他の装備内の圧電発電機や、運動する四肢の部分上の電磁発電機を使用することによる動物の運動からの寄生エネルギーにのみ依存して機能することができる。電力を節約して電源の寿命を延ばすために、センサはデータ転送レートを検出した信号に基づき変化させる。例えば、より急激な変化を測定する場合にはより高いデータレートを使用する。例えば、蹄のような肢端上の加速度センサはギャロップのようなより速い動きにおいては歩行のようなより遅い動きに比較してより高いレートにより転送し、各歩幅における異なる位相において異なるレートにより転送する。データ転送のタイミング及びデータ転送レートはセンサモジュールやハブ、或いはこれらの間のネゴシエーションによって決定される。

ハブ１２０及びサーバシステム１３０間における通信も無線データチャネルを使用する。例えば、ハブはセンサと通信するために使用される別の無線通信の他にサーバと通信するための付加的な無線通信を含んでもよい。多数のこれに代わる無線チャネルが使用可能である。例えば、専用の２点間の無線リンクが使用可能である。例えば無線イーサネット（８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、或いは８０２．１１ｇ等の）規格に基づく無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）も使用可能である。無線データ網を使用して、多数の無線アクセスポイントは比較的広い領域、例えば馬にとっては厩からパドック内やレースコース、ジャンプの競技場、ドレサージュのリングや馬術競技会のクロスカントリーコース上の離れた地点までの領域にわたってハブ及びサーバ間を接続可能である。

例えばＧＳＭ／ＧＰＲＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ１Ｘ、ＦＬＡＳＨ−ＯＦＤＭ、ＩＥＥＥ８０２．１６規格や８０２．２０規格によるデータサービスのような、携帯電話や衛星や広域ブロードバンド無線技術に基づく広域無線通信も使用可能である。広域通信手段を使用することにより、監視する領域を広範囲にカバーすることができ、例えば、離れた地点まで移動する馬の監視や訓練中の馬の監視、或いは離れた地点において競争する馬の監視が可能となる。

データのセキュリティは馬に関する収集されたデータのプライバシー（即ち送信されるデータの傍受や送信の妨害の防止）、及び収集されたデータが確かに収集されたものであり、改ざんされたり何らかの方法により修正されたものではないことを保証するデータの認証を含む様々な理由により望ましい。セキュリティを提供するシステムの態様において、ハブ１２０をサーバシステム１３０と接続する無線リンク１２５が暗号化される。同様に、通常低電力及びデータの限定された性質のため傍受の危険はセンサ１１０及びハブ１２０間の無線リンク１１５において重要な関心事ではないが、これらのリンクも任意で暗号化される。認証のために、ハブから送信されたデータは暗号化により署名可能であり、これによりデータが馬上の特定のハブや特定のセンサにより生成されたものであることを保証する。

例えば日時のデータや位置データのような状況を示す付加的なデータがサーバに送信されるデータに含まれてもよく、これによりデータに日時スタンプと位置スタンプを押す。これらは暗号化による認証及びデータの照合のうちの少なくともいずれか一方に更に使用される。例えば、ハブは日時と位置を示すデータを決定するために使用されるＧＰＳ受信機を任意で含んでもよい。

通常、馬のような動物の歩様を分析するために使用可能なパラメータの収集に関する例えば加速度計やジャイロスコープ、歪みセンサ、力センサ、圧力センサのようなセンサに加えて、システムはその他の生理学的パラメータ及び環境の特徴を含むその他の信号を収集及び分析するために使用可能である。例えば心拍数、血液酸素レベル、血圧のような心臓血管の信号が収集され、ハブを介してサーバシステムに送信可能である。同様に、呼吸器官の音（又は空気圧）や内視鏡によるビデオのようなオーディオやビデオの計測が収集可能である。また、馬上の騎手に関する信号は動物に関する信号と組み合わせて収集及び使用可能である。例えば、騎手の位置、姿勢、統制の圧力、鐙に関する信号、或いは騎手の足を介した信号、又はその他の行動に関する信号が収集可能であり、騎手の心拍数や呼吸数のような生理的信号も収集可能である。

更に、例えば気温、湿度、気圧のような環境の状況を計測するセンサは、収集可能で能力や生理的データと相互に関連づけ可能な環境データを提供可能である。特に、信号は馬のような動物の高速ビデオ監視や通常の速度のビデオ監視と関連づけ可能である。

システムは多数の様々なアプリケーションで使用可能である。第１のアプリケーションは歩様の分析に関する。例えば、センサは一時的に動物に取り付けられ、データは例えば１日未満の期間（例、約１時間の通常のエクササイズ訓練）に評価や診断のために収集される。

分析の１つのタイプは馬の歩様における非対称性の発見に関する。例えば、蹄の圧力の動きが非対称である場合に（即ち左右に）、跛行が暗示される。更に、例えばその他の跛行した馬及び強健な馬の母集団から収集された統計のデータ（又は同一の馬、或いは別の馬において前回収集されたデータ）に基づくパターン分類による方法が診断のために使用されてもよい。

歩様の分析は多数のこれに代わるタイプのセンサ信号、例えば実際に入手可能なセンサ信号及び所望する情報による信号の処理を含んでもよい。センサ計測により得られるパラメータは脚が宙に描く弧の高さ及び長さ、歩幅の長さ及び速度、足の上がりの変化、ひとまたぎの動きのタイミング及び距離、関節のなす角度の大きさ及びタイミング、四肢の伸長、運動の範囲、臀部の上昇及び下降、相対力、及び様々な鼓腸症に対する圧力を含む。分析は関連する運動を含み、例えば、跛行を補正するための頭部の上下左右の運動や、一方向又は別の方向において弧が動く際の運動の変化を含んでもよい。

歩様の分析の一部は例えば馬の歩行、速歩、普通駆け足、速駆け、或いは集合、労働、中間の歩様及び拡張した歩様等の動物が動く歩様の分類を含んでもよい。この分類はそれ自体使用可能であり、更なるデータ分析において使用可能であり、例えば、歩様に特有である分析の引き金となる。例えば、詳細な分析のあるタイプは速歩にのみ適用可能であり、分類は分析の引き金となるべく使用可能である。分析は跛行と非跛行の２つの分類に対して、微妙な跛行を発見するために使用可能である。

歩様の分析の別の一部は馬の歩様の運動の質に関する信号の計測に関する。運動の質は例えば四肢の部位の軌跡（例えば、直線的と左右への揺れの「ボートこぎ」、蹄の指向及び「一打ち」等）、歩様の様々な段階におけるタイミング（蹄が地面を蹴る直前の在留時間、即ち「ぶら下がり時間」等）、及び全体的な動きの滑らかさのような四肢の運動の詳細な態様による性質を含む。馬の歩様の運動の質を特徴付ける量は潜在するセンサの信号から、ハブ又はサーバにおいてリアルタイムで、或いはセンサのデータの後の分析の一部として得られる。

別のアプリケーションも歩様の分析に関するが、収集期間は一日より長い。例えば、センサは馬（計測機器を備えた馬の蹄鉄を使用することを含む）に取り付けられ、データは日、週、或いはそれ以上の期間にわたって収集される。このような方法において、期間にわたる変化は跛行のような状態を発見したり予測したりするために使用可能である。延長した期間は連続している必要はない。例えば、センサは各日の日課の訓練の間に馬に取り付けられてもよい。これに代えて、センサは馬上に連続して取り付けられ維持されてもよい。

別のアプリケーションは閉ループの診断工程を含む。このアプリケーションにおいて、センサは動物に取り付けられ、第１のセットの計測及び関連した分析が実施される。差異の診断やデシジョンツリー法を使用して（例えば、専門家の知識に基づくものか、実験に基づいたデータから得られるもの）、第１の分析の結果により次に実施する計測のセットが決定される。運動の別のセットを実施する必要があるか、センサの配置を換える必要があるか、各繰り返しにおいて異なるセンサを使用する必要がある。診断工程や決定工程はコンピュータに支援され、例えば、前回の繰り返しにおける分析の結果に基づいてどの計測を実施するかというロジックを符号化する。

センサからユーザにデータを提供する一つの方法として、情報を専門家にとって馴染みのあるフォーマットで提供するグラフィカルユーザインターフェイスが挙げられ、これにより、専門家はスキルと経験をより効果的に使用できる。例えば、これは連結セグメントモデルや、潜在する定量的データの表やグラフ表示により補完された馬の運動のレンダリングしたシミュレーションを含んでもよい。グラフィカルユーザインターフェイスは任意でユーザが特定の期間における特定の表示されたデータや動物の部分についてより詳細な情報を見るべくズームインしたり、掘り下げたりできるようにする。

延長した監視、或いは所定の間隔で（例えば一週間ごとに）繰り返された監視も傾向を特定するために使用可能である。例えば、特定の馬のデータがサーバに保存され、自動化された技術やコンピュータ支援技術が保存されたデータを分析するために使用される。分析の１つのタイプにおいて、過去のデータからの統計的な逸脱は異常なイベントや傾向を特定するために使用され、これは負傷に関連し得る。別のタイプの分析においてある馬のデータと、別の馬のデータや母集団の馬のデータとの間において比較がなされる。

別のアプリケーションにおいて、センサデータは時間にわたる変化の軌跡を辿るために使用される。例えば、このような軌跡の１つの態様は定量的パラメータに基づく馬の健康及び筋力の軌跡による調整に関する。システムはどの筋肉群が更に訓練を要するかを決定するために使用される情報を提供可能である。このような軌跡の別の態様は負傷後の馬のリハビリテーションや回復に関する。例えば、定量的なデータは負傷後の回復期における訓練の最適なコースの決定に使用可能である。

関連するアプリケーションは負傷後の回復における進展の監視を含む。負傷後の治療において動物は定期的に（或いは連続して）監視され、歩様や能力のような特徴が記録される。これらの特徴は続いて動物の回復の進展を決定するために使用されるか、動物が実施すべき仕事のタイプや仕事量の決定の少なくともいずれか一方のために使用される。進展は既定の閾値により計測可能であり、以前の負傷からの回復における以前に監視された進展との比較に基づくものであってもよく、例えば類似の負傷をした類似の動物の母集団から監視された進展との比較に基づくものであってもよい。これは動物を通常の使用や仕事に戻す最適なタイミングを決定するために使用可能である。

関連するアプリケーションは動物の訓練の評価や監視、或いは動物の調整を含む。例えば、馬のデータは最適な訓練や調整をどのようにするかを決定するために使用される。例えば、このデータは馬の蹄鉄に対する様々な方法の効果を決定するため、並びに蹄鉄の選択及び寸法合わせの最適化のために使用される。

別のアプリケーションは動物の運動能力や潜在的な運動能力の査定に関する。このようなアプリケーションにおいては、負傷の診断よりはむしろ例えば速度、耐久性、ジャンプ能力等に関する身体的パラメータがシステムを使用して収集される。このデータはその他の客観的な計測（例えば構造測定、放射線写真や身体検査）や主観的評価と組み合わせて使用可能である。例えば、トップクラスの競走馬の身体的特徴、生理的特徴、及び能力的特徴に関する客観的データ及び定量的データは客観的なベンチマークや目標となるパラメータ一式を提供するために使用可能である。これらのベンチマーク特性を目指す馬の集団の開発の期間における傾向は、成長するか十分訓練を受けたときのハイレベルな競争能力に相当する、若い馬や訓練を受けていない馬の顕著な特性が何であるかを決定するために使用可能である。例えば、これらの情報は潜在的な価値の査定のための客観的根拠を提供し、投資における収益を最大限にするために使用可能である。これらは競走馬の他、調馬、ジャンプを見せる馬、及びその他のイベント用の馬に適用可能である。

関連するアプリケーションは動物とかかわる人の能力の査定に関し、彼らの能力を向上させる。例えば、これは馬の騎手に彼らがどのように乗馬しているかに関する定量的なフィードバックを提供することを含む。

その他の領域は馬の識別に関し、例えば馬の販売における詐欺の発生を防止する。歩様の詳細なパターンのような特定の身体的パラメータは馬独自のものであり、容易に真似されるものではない。特定の馬に対して以前に記録されたデータ及び認証されたデータは後に別の馬がその同一の馬であるかを決定するために使用可能である。例えば、統計的試験は馬の新しいデータがその馬特有のものかを決定可能であり（例えば、他の馬から得られたデータとする統計的な可能性は低い）、別の馬から得られるデータを使用する識別機能分析により、馬の識別に関する高度な情報を提供するセンサ計測から得られる特徴を識別可能である。

別の詐欺に関するアプリケーションは保険の詐欺の減少に適用可能である。例えば、定量的データの収集は馬の健康に関する保険を得る条件となり得る。保険会社はデータ収集の期間を幅のある連続した期間とし、これにより例えば短期間作用する薬品を使用することにより特定の状態を隠蔽することを困難なものとする。

別のアプリケーションは例えば馬及び騎手の馬術のイベントにおける安全に関する。イベントの中には馬及び騎手の両者にとって非常に危険なものとなり得るものがある。このアプリケーションにおいて、比較的邪魔にならないセンサが競走馬に取り付けられる。センサのデータはイベントの間常時監視される。人による監視、或いは自動化された信号処理アルゴリズムに基づき、イベントにおける各馬は追跡され、負傷の危険性が高いと判断された場合に騎手はコースから引き出される。

別のアプリケーションは長期にわたる監視、例えば雌の信号及び胎児の信号の少なくともいずれか一方が監視される妊娠期間における監視に関する。更に、このほか監視は健康な動物における疝痛の発見を目標としてもよい。

システムは動物が制限される状況、例えば、馬房内、移送中における車両内、或いはトレッドミル上におけるアプリケーションも有する。このようなアプリケーションにおいてハブは馬に取り付けられる必要はなく、静止した位置に設けられ、通常サーバと共に設けられるかサーバ内にホスティングされる（例えば、サーバコンピュータ内のＰＣカードや周辺機器として）。動物は制限されても、馬上のセンサとシステムのその他の部分との間を有線で接続するわけではないので、診断処理や監視処理が容易になる。

使用可能な様々なセンサのタイプとアルゴリズムを考慮すると、好適なバージョンのシステムにおいて、自動設定の特徴によりシステムの一部は入手可能なセンサのデータに基づいて自動的に設定される。

自動設定の１つのタイプは入手可能なセンサのデータの自動的な発見に関する。例えば、様々なセンサが動物に取り付けられ、ハブはどのデータが入手可能であるか自動的に決定する。ハブはローカルの処理アルゴリズムも設定し、例えば入手可能ないずれのセンサのデータに基づいても歩様の特徴を評価する。例えば、蹄の圧力データが入手可能である場合に、四肢から慣性のデータのみが入手可能である場合と比較して異なる信号処理アルゴリズムが使用され、圧力の計測と慣性の計測の両者が入手可能である場合に、更に別のアルゴリズムが使用される。

システムの自動設定に基づく、センサのタイプの識別は、例えば非常に小型であるか、配列の一部である高性能なトランスデューサのＩＥＥＥ１４５１．４規格のような公的な規格の使用を含んでもよい。

センサは更に自身を識別可能であり、例えばハブにセンサのパラメータを提供し、これらがデータの較正に使用可能である。更に、システムは馬のような動物上のどこにセンサが取り付けられているかを自動的に検出可能である。例えば、馬の各脚上にどの加速度センサが取り付けられているかを識別するよりはむしろ、システムはどの信号がどの脚からのものかを自動的に決定するようにしてもよい。更に、関節のモデリングが自動設定同様分析に使用可能である。例えば、馬の四肢のモデルに基づいて各センサが取り付けられる特定の四肢の部位が四肢の部位上の位置同様に自動的に決定されてもよい。例えば、騎手はシステムに馬が右手前で普通駆け足をしていることを示してもよく、このような歩様のモデルがセンサの位置を自動的に補正するために使用される。歩様、ずれ、速度やドリフト等のようなセンサの計測パラメータも自動的にセンサの計測により決定されてもよい。

センサは様々なタイプであってもよい。例えば、センサは業界標準インターフェイスを使用した、「市販の」デジタル機器かアナログ機器である。例えば、ＵＳＢベースのマイクロフォンやカメラ、或いはブルートゥースベースのマイクロフォンやカメラがこのような機器である。これに代えて、センサは通常のアナログインターフェイスを使用してもよく、ハブやセンサモジュール上の互換性のあるアナログインターフェイスに直接接続されてもよい。その他のセンサは特製の機器であるが、標準的な機器をエミュレート可能である。例えば、内視鏡は標準的なビデオカメラのものと同一のＵＳＢインターフェイスを有してもよい。その他の機器は非標準的なインターフェイスを有し、例えば低電力無線ネットワーク通信を使用する。最後に、機器においてハブは独自仕様の受信機をエミュレートし、例えば、心拍数の計測を受信する。

その他のタイプの自動設定はセンサの取り付けられた、馬のような特定の動物の自動検出に関する。例として、ＲＦＩＤ技術が馬に取り付けられたタグを使用して馬を識別するために使用可能である。このような技術の関連する長所としてＲＦＩＤデータや関連するデータがデータの認証のために使用可能である。

システムはセンサの自動較正機能を含んでもよい。例えば、センサからのデータはセンサの配向を較正及び補正するために使用可能であり、歩様における変化、速度、ずれ、及びドリフトを較正及び補正するために使用可能である。これに代えて、多数のセンサからのデータはこの較正の基礎として結合されるか、或いは特定の馬と時間と場所からのデータがその他の試験やその他の馬からの付加的な情報と結合されてもよい。

図２Ａは実施例における、馬に対してローカルにあるセンサ１１０及び１つ以上のハブ１２０を含むシステムを示す。センサ１１０は動物（「動物センサ」）２１０の特性を計測するセンサを含み、これらは歩様に関するセンサ（例、加速度センサ、ジャイロスコープ、圧力センサ等）、心臓血管のセンサ、呼吸のセンサ、胃腸のセンサ、及び雌／胎児のセンサを含む。

騎手センサ２２０は騎手の位置、生理的状態等に関する計測を行う。環境センサ２１９は温度、湿度等に関する計測を行う。更に、状況モジュール２３６は馬の位置及び記録する時間を決定するためにＧＰＳ受信機を含んでもよく、馬（或いは騎手）を識別するためにＲＦＩＤリーダを含んでもよい。状況モジュール２３６はハブ１２０にデータを提供可能である。

ハブ１２０はセンサ１１０への通信路を提供するセンサ通信インターフェイス２２２を含む。プロセッサ２２４はセンサ通信インターフェイスと接続される。プロセッサは処理指示記憶装置２３０に保存される指示（例、プログラム、プロシ―ジャ、スクリプト等）を実行する。指示は恒久的にハブ内に、例えばＲＯＭ内に常駐されてもよく、機械により読み取り可能なメディアからロードされるか、例えばサーバシステム１３０から通信リンクを介してダウンロードされてもよい。ハブはセンサのデータを保持するために使用されるデータ記憶装置２２８を含んでもよく、この理由として例えばデータはハブ内において処理されるかサーバシステム１３０に送信するために一時的に記憶されることが挙げられる。ハブ内のユーザインターフェイス２３２はユーザディスプレイ／制御器２３４に対するインターフェイスを提供する。サーバ通信インターフェイス２２６はサーバシステム１３０へのデータ通信路を提供する。

ハブは馬のような動物に取り付けられている必要はなく例えばサドル上やおもり用ポケット内に取り付けられる。これに代えて、ハブは騎手がいる場合に騎手によって搬送される。さらにこれに代えて、例えば特に馬が閉じ込められる場合にハブは馬に搬送させるよりはむしろ、馬に極めて近接したところに、例えば馬房、トレーラー内、或いは荷台の近傍に設けられる。ハブは特別な目的のハードウェアを含むか、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）や携帯電話（例えば、ブルートゥースベースのセンサ信号をＧＳＭデータネットワーク上に送信するためのデータのゲートウェイとして作動する）のようなより入手可能なプラットフォームに部分的に、或いは完全にホスティングされてもよい。

ハブ１２０は馬のような動物に長期にわたって例えば必要に応じて馬に取り付け及び取り外しすることにより関係する。様々な時間にハブは様々なサーバシステム１３０と通信する。認証技術はハブが認証されていないサーバシステムに情報を開示することを防止するため、或いは共有サーバシステム上のデータを保護するために使用される。

図２Ｂは馬から離れて、サーバシステム１３０が１つ以上のワークステーション２４０を備えることを示す。ワ―クステーションはそれぞれデータ２４２用のデータ記憶装置、リポートディスプレイ２４４用のユーザインターフェイス、及び入力制御装置２４６を含む。別のコンピュータはデータサーバ２５０として機能し、データ記憶装置２５２も含む。例えば、データサーバはデータを安全に保存する中心のコンピュータである。データは様々な馬から様々な現場にて収集され、それぞれが異なるワークステーション２４０によって供給されるか、或いは獣医学の治療や詐欺の発生の防止等の様々な目的のために保持される。データサーバは関連する認証データ２５４を有する安全なデータ記憶装置２５２を含む。データサーバはデータを参照してシステムを制御するためのローカルユーザインターフェイス２５８及びリモ―トユーザインターフェイス２６０を含む。データを表示するインターフェイスはモジュラであり設定可能であり、生のデータから様々なレベルの集合及び抽出を介してリアルタイムより速くある瞬間の静止画により作業可能である。様々なタイプのグラフやアニメーション表示がデータから生成可能である。例えばセンサのデータや得られた量は表示され、或いはグラフィックによりビジュアル化されるか数字の表形式によりビジュアル化される。アニメーションもデータから生成可能であり、例えば概略的なアニメーション（例えば、棒の図として）や写実的なアニメーションにより動物のいくつか、或いは全てが表示される。様々なデータ源からのデータが同期されて共に表示されてもよく、例えば、動物の実際のビデオによる記録とセンサ計測により得られたデータとを同期して表示することが可能である。類似の同期がＭＲＩ及び超音波撮像を含むその他の撮像技術に適用可能である。

更に、遠隔装置による監視、及びこの情報の表示がインターネットのような広域通信網を介して可能であり、遠隔による獣医のサービスや所有者によるエクササイズセッション、訓練や競争の監視が可能となる。

このデータは騎手、調教師や獣医により提供される構造化されたメモや自由形式のメモ、或いは診断のためのイメージや計測のようなその他のデータと関連づけられる。
上述したように、システムのこれに代わるバージョンが馬以外の様々な動物に適用可能である。技術の中には特に四肢動物の歩様の分析に関するものもあるが、通常この方法に限定されるものではない。実際に、システムのアプリケーションの中にはヒトの監視に適用可能なものもあり、例えば、競技イベント中の監視に適用可能である。

多くのこれに代わるシステム構成が上述した方法において可能である。これに代わる通信技術が上述される。更に、モジュールの配置は異なってもよい。例えば、ハブはセンサがサーバシステムと直接通信可能である場合、使用されなくてもよい。このような場合において、データの全ての処理、保存、及び表示はサーバシステムにおいて発生する。別例において、全ての処理はリアルタイムにハブにて発生し、サーバシステムはリアルタイムの処理を必要としない。例えば、サーバシステムはハブ上に記録され一定間隔でサーバシステムに送信されるデータを保存可能である。

本システムにおいて様々な異なるタイプの認証及び関連する技術が使用可能である。これらはデータのプライバシーを保持する方法を含み、確実にデータが改ざんされていないことを保証し、収集の時間及び場所に関する第三者の証明を提供し、通常データを生成した動物を識別する。

認証は信用の連鎖に基づき行われ、例えば、データに署名するために使用される暗号化した証明書の連鎖に基づき行われる。例えば、データは特定のハブを介して収集されたものであると証明可能であり、ハブは特定の馬と関連づけされたものであると信頼されている団体（或いは信用の連鎖）により証明可能である。更なる認証が連続した計測及び運動の特徴の継続性に基づき可能である。従って、ハブが動物に関連づけられた場合、そのハブからの計測は同一の動物からのものであることが維持されているという一定レベルの確信がもたれる。

ハブはプログラム可能なプロセッサを使用して例えばハブ内の半導体メモリや磁気ディスクサブシステムのようなメディア上に保存されるソフトウェアの制御の下で実装可能である。プログラム可能なプロセッサは特別な目的のプロセッサであっても通常の目的のプロセッサであってもよい。ハブは標準的なオペレーションシステム（例、Ｌｉｎｕｘ）を使用可能である。ハブのソフトウェアは光学ディスクのようなメディア上に頒布可能であり、或いはデータ網を介して（例、信号の伝播として）ハブ内にダウンロードされて頒布可能である。サーバコンピュータもプログラム可能なプロセッサ上で実行されるソフトウェアによって制御可能であり、ソフトウェアは通常磁気ディスクを含むメディア上に保存される。

上記は例示に過ぎず、発明の範囲を限定することを意図したものではなく、特許請求の範囲により画定されるものといえる。他の実施例もまた、添付の特許請求の範囲に含まれる。

馬の計装、遠隔装置、及び情報システムの概略図。 計装、遠隔装置、及び情報システムの概略図。 計装、遠隔装置、及び情報システムの概略図。

Claims (25)

1. 動物の四肢やその他の部分と関連づけられた、運動に関するパラメータを計測するセンサを含む多数のセンサを動物に取り付ける工程と、
   センサからセンサのデータを受信する工程と、
   動物の運動の特徴をデータに基づいて識別する工程を含む、センサから受信したデータを処理する工程と、
   動物の図に関連づけした形式によりユーザに特徴をグラフィックにより表示する工程とを含むことを特徴とする動物の運動の特徴を監視する方法。
2. 前記グラフィックにより表示を行う工程は、関節部図、棒によるモデル、及び動物の少なくとも一部のレンダリングのうちの少なくとも１つを表示する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 表及びグラフの態様のうちの少なくともいずれか１つにより特徴と関係する定量的情報を表示する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記グラフィックにより表示を行う工程は動物の身体的状態を決定するための情報を表示する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記身体的状態は負傷、調整の度合い、及びリハビリテーションの度合いのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 次に続く動物の身体的状態を診断する工程と関連してユーザからの入力を受け付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ユーザからの入力を受け付ける工程はデシジョンツリー法及び鑑別診断法のうちの少なくとも１つと関係する入力を受け付ける工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 使用可能なセンサ、センサの位置、及び監視用アプリケーションのうちの少なくとも１つに従って処理システムを自動的に設定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記システムを自動的に設定する工程はデータを処理するアルゴリズムを選択する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記システムを自動的に設定する工程はグラフィック表示のフォーマットを選択する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. センサの利得、レート、揺れ、ドリフト、及びずれのうちの少なくとも１つに関する因子を補正すべく処理システムを自動的に較正する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記運動の特徴を識別する工程は動物の歩様の質を識別する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記歩様の質は歩様の身体的パラメータを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記歩様の質は動物の歩様に表れる跛行を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記受信したセンサのデータを処理する工程は受信した信号に基づき負傷の状態を識別する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記負傷の状況は実際の負傷及び負傷の兆候のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記センサは、慣性の位置、運動、回転や加速度用のセンサ、ひずみ、力や圧力用のセンサ、筋肉、神経や結合組織の活動用のセンサ、呼吸数用のセンサ、心臓用のセンサ、血液酸素レベル、血圧や血糖用のセンサ、温度センサ、及びオーディオやビデオ用のセンサから構成される一群から選択されるセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 動物の通常の活動におけるセンサのデータを収集する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. 前記通常の活動におけるデータを収集する工程は競技イベントにおけるデータを収集する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記受信したセンサのデータを処理する工程は通常の活動中に実施されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
21. 前記受信したセンサのデータを処理する工程はリアルタイムモードによりデータを処理する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
22. 前記受信したセンサのデータを処理する工程はバッチモードによりデータを処理する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
23. 前記動物に１つ以上のセンサを取り付ける工程は取り外し可能に該センサを取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
24. 少なくとも１本の肢、或いは動物に関連づけられる身体的パラメータを計測する少なくとも１つのセンサを含む、動物に取り付けられるセンササブシステムと、
    センササブシステムによって提供されたデータを処理及び表示する演算サブシステムと、
    センササブシステムから演算サブシステムにセンサのデータを渡すために該センササブシステム及び演算サブシステムを接続する通信サブシステムと、
    動物の図に関連づけした形式によりユーザに特徴をグラフィックにより表示する、演算サブシステムに接続された表示サブシステムとを備えることを特徴とする動物を監視するためのシステム。
25. 動物に取り付けられたセンサからのデータを受信する受信機と受信したセンサのデータに基づくデータを送信する送信機とを含む、動物に取り付けられる通信ハブと、
    それぞれがセンサのデータをハブに提供する送信機を含む、複数のセンサと、
    使用可能なセンサとセンサの位置と監視アプリケーションのうちの少なくとも１つに従ってシステムを自動的に設定する較正サブシステムとを備えることを特徴とする動物を監視するためのシステム。

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