JP2013532539A - ボディマウントされたデバイスに対する自動方向較正 - Google Patents

Abstract

姿勢検知デバイスに対する退屈で複雑な較正プロセスを除去するために、ボディマウントまたは埋め込まれたデバイスの体に関する方向を決定する手段が提供される。デバイスは方向検知ユニットを有する。ある期間に亘る加速度計のコントロールされていない出力は、体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において定義された１つまたはそれ以上の参照条件と一緒になって、デバイスの相対的な方向を決定するために使用される。すなわち、較正のためである。

Description

本発明は、埋め込みまたはボディマウントされたデバイスの体に関する方向を自動的に較正するデバイス、システム、および方法に関する。さらには、本発明は、デバイスを使用しているユーザーの姿勢検知に関する。

普通の病室や自宅において患者をモニターすることが、ますます一般的になるにつれて、その下でモニターされるパラメーターが獲得されるところの、環境についても自動的に評価される。例えば、体姿勢は、脈拍数や呼吸数といったものに対して大きく影響する、そのため、こうしたパラメーターは患者の体姿勢とは独立して評価されるべきである。さらには、いくつかの薬剤または医療機器が患者の活動もしくは体姿勢に応じて適用される。このように、体姿勢は、医療モニタリング、または、心臓ペーシング、薬配送といったような、デバイスでアシストされた治療法に係る送達にとって重要なパラメーターである。

ユーザーの体姿勢を決定するためには、一般的に、ボディマウントまたは埋め込まれたデバイスの中に含まれた３次元加速度計が使用される。加速度計は、実際の加速度に対してだけでなく、重力場に対しても敏感である。結果として、大きな加速度がないときに、加速度計の出力は地球の重力場に対する加速度計の方向を反映している。少なくとも、高い周波数レンジだけに敏感なものではない加速度計のタイプにとってそうである。このように、加速度計出力のＤＣ成分は重力が非常に支配的である。加速度は、一般的にｇ力（ｇ−ｆｏｒｃｅ）で測定される。従って、地球表面に対する静止時の加速度は、上向きに約１ｇを示す。地球表面上のあらゆる点が、ローカルな慣性系に対して上向きに加速しているからである。望ましくは、地球表面に関する方向を決定するためにＤＣ加速度計が使用される。特に、加速度計の方向を決定するために低い周波数レンジにおいて優れた性能を有するＤＣ加速度計である。例えば、容量性加速度計、小さなマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、ピエゾ抵抗素子の加速度計、等である。

人間の体の部位に取り付けられた加速度計は、このように、そうした部位に係る加速度についてだけでなく、重力に対する方向についての情報も提供する。こうした方向は、体姿勢を表すために使用することができる。例えば、立っている、座っている、仰向けに横たわっている、うつぶせに横たわっている、等である。体姿勢に関して最も判別可能な人間の体の部位は、胴体または胴である。例えば、胸部と腹部の結合したところである。

しかしながら、体姿勢を決定するためには、最初に、体に対して、３次元加速度計が組み込まれているデバイスの方向を決定する必要がある。図１に示すように、人間の体の胴体に対して定義された３次元座標系（ｂシステム：ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）と胴体に取り付けられた加速度計または加速度計的デバイス（ａシステム：ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）は、一般的に、整列されておらず、方向が異なっている。これは、例えば、胸の曲線といった、体の曲線部、または取り付け位置の不正確さ、によるものである。体座標系（ｂシステム：ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に対する加速度計座標系（ａシステム：ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）の方向を、それぞれのアプリケーションによって要求される細かさの程度にとって十分な信頼性をもって決定するために、４つの較正に係るカテゴリーが一般的に知られている。１．目視検査、２．追加測定、３．較正工程、そして４．加速度計出力からの較正、である。

最初の較正方法は、体に加速度計的デバイスを取り付ける最中または取り付けた後に行われ、デバイスの相対的な方向が目視検査によって評価される。これには、熟練者が居ることを要し、時間をかけることを要する。さらに、こうした方法に係る精度や正確性のレベルは、ほとんどのアプリケーションにとって十分なものではない。

目視検査の代替として、デバイスの相対的な方向を量的に決定するために、いくつかの追加的な測定デバイスが使用される。例えば、角度と距離の測定またはカメラ観測である。このカテゴリーは、特に、こうした追加的なデバイスの入手可能性と上手いアプリケーションを要する。使用可能時間も同様である（ほとんどの場合）。別の可能性は、十分なアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を想定することである。しかしながら、これは、配置の際に技術と注意を要求する。また、完璧な配置は、体の曲線やそういったもののせいで、しばしば不可能である。このように、ばらつきは結果として一貫した姿勢の誤同定を生じる

較正工程の第３のカテゴリーとして、測定対象の人は、加速度計的デバイスが体に取り付けられている際に、連続的に種々の明確に定義された姿勢をとるように依頼される。既知の一連の姿勢とこの工程の間に記録された加速度計の出力を使用して、少なくともこうした工程における姿勢の識別に対して十分信頼性をもって相対的な方向を決定することができる。このカテゴリーにおける方法は、しかしながら、協力的であり、一連の姿勢をとることができること、そして、再度、使用可能な時間を要求するものである。

最後のカテゴリーは、いかなる追加的なデバイスも必要としない方法として定義され得る。例えば、相対的なデバイスの方向を決定するための期間中にコントロールされていない加速度計の出力だけを使用する。その姿勢特有の特徴を特定するために、異なった加速度計信号の特徴が使用され得る。加えて、こうした方法は環境を組み入れ、異なる姿勢の典型的なプレバレンス（ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ）といった、特定の知識を支配する。本発明は、このカテゴリーに属するものである。

このカテゴリーに属する別の方法は、米国特許第６０４４２９７号明細書に記載されている。この方法では、アクティビティカウント（ａｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｕｎｔ）と呼ばれるもの（ある閾値を越えている加速度計のピーク）が検知される。こうしたカウントは、直立した姿勢の間だけに発生することが仮定されている。この方法は、さらに、直立した姿勢の検知は、十分なデバイス方向の較正と等しいものであると仮定している。デバイスの取り付けに、さらなる較正は必要でなく、直立でない姿勢のより詳しい識別も必要でないからである。

さらに、加速度計のピークは初期的に、例えば、ウォーキング、ランニング、そしてサイクリングといった中位から強い身体活動における周期的な加速度に関連している。従って、この方法は、椅子やベッドにおける活動といった、より軽いタイプの身体活動を評価するには適さない。

米国特許第６０４４２９７号明細書 米国特許出願公開第２００７／０１１５２７７Ａ１号明細書

本発明の一つの目的は、人、時間、及び／又は既存のデバイスに関連する追加的な設備資源に対する要求を削減するように適合された、デバイス、システム、および方法、そして、姿勢検知アプリケーションにおけるデバイス方向較正方法を提供することである。正確で、低価格で、早い、３次元での体に関するデバイス方向の検知のための手段を提供している。さらに、対象者の体姿勢を決定することも本発明の目的である。

本目的は、独立請求項に係る特徴によって解決される。より正確には、本発明は、方向検知ユニットによって測定された方向データにおける姿勢は、重力の対応する方向によってだけでなく、他のいくつかの特徴によっても特定することができるという見識に基づいている。このように、体参照システムにおいて定義された一つまたはそれ以上の参照条件と一緒になった、ある期間に亘る方向検知ユニットのコントロールされていない出力は、方向検知ユニットの相対的な方向を決定するのに十分であり、従って、較正のために十分である。

本発明に係る一つの形態において、体に関してデバイスの方向を決定することができる埋め込み可能またはボディマウントできるデバイスが提供される。デバイスは、参照システムに関して３つの軸のそれぞれに対して方向データを測定することができる３次元の（例えば、３軸）方向検知ユニットを含んでいる。加えて、デバイスは、測定された方向データおよび体参照システムにおいて定義された少なくとも一つの既定の参照条件を用いて、体に関するデバイスの方向を決定するためのコントロールユニットを含む。よって、最も望ましい実施例においては、あらゆる条件または仮定なしに、方向検知ユニットは参照システムにおける方向データを測定する。コントロールユニットは、体参照システムにおいて定義された少なくとも一つの参照条件を測定された方向データに適用し、参照条件を用いて、測定された方向データにおける体参照システムに係る第１そして第２の軸を特定または算出する。このように、コントロールユニットは、参照条件および測定された方向データを用いて、体参照システムと方向検知ユニットの参照システムとの間の変換関係を決定することにより、体に関してデバイスの方向を決定することができる。

望ましくは、デバイスは、さらに、有線または無線通信を介して、信号を送信及び／又は受信するためのコミュニケーションユニットを含んでいる。例えば、デバイスは、生の及び／又は処理された方向データ、及び／又は決定された相対的なデバイス方向を外部デバイスに送信する。例として、コンピューター、ＰＤＡ，モバイル通信端末、等に対してである。さらに、デバイスは、データ、決定された相対的なデバイス方向、参照条件、制約、仮定、等を保管するメモリーを含む。

参照条件により、方向検知ユニットの参照システムと体参照システムとの間の独自の関係を決定できる。こうした参照条件は、体姿勢と関連する特定の活動パターンに関するものである。ユーザーの状況または物理的な条件、特定の体姿勢（逆立ち）の可能性が無いか無視できること、等を考慮した体姿勢に対する特定のプレバレンス（ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ）レベルである。望ましくは、参照条件は、測定環境またはアプリケーションに応じて設定される。体座標系における参照条件を定義することにより、方向検知システムの参照システムにおいて測定されたデータと体座標系との間の関係が定義される。もちろん、体参照システムにおける参照条件の定義と方向検知ユニットの参照システムにおいて方向データの測定に係るステップの順序は、交換することができる。このように、本発明に従えば、ボディマウントまたは埋め込まれたデバイスに含まれる３次元方向検知ユニットの出力信号と測定状況についての一般的な情報だけが、体に関してデバイスの３次元的な方向を自動的に較正するために使用される。結果として生じる利点は、人、時間、及び／又は追加の設備に対する厳格な要求なしに、姿勢検知が適用できることである。

体に関してデバイスの方向を決定するために、体参照システムと方向検知ユニットとの間の変換関係が決定される。このために、両方の座標系の原点が一致することが仮定される。この場合には、一つの座標系から他の座標系への変換は回転に関する。さらには、決定された変換関係は、体姿勢を決定するための方向データを較正するために保管される。

方向検知ユニットは、３次元加速度計または重力場に関して位置を決定することができるあらゆる他の３次元的なデバイスを含み得る。ここで「３次元的」とは、３つの感知できる軸を有し、それぞれの軸に対して値が決定されることである。３つの値は、次に、３次元座標系におけるポイントを指示するために組み合わされる。

望ましくは、参照条件は、少なくとも一つの既定の特性をもった、体参照システムにおける参照姿勢または参照姿勢範囲を含んでいる。例えば、参照姿勢は、直立して立っている、仰向けに横たわっている、等がある。参照姿勢範囲の例は、仰向けに横たわっている姿勢から、直立して立っている又は座っている、への移行に係る全てのポイントである。参照姿勢または参照姿勢範囲の既定の特性は、この姿勢または姿勢範囲に係る特別に高い、もしくは低いプレバレンス、及び／又は特定の活動パターンに関するものである。例えば、直立した姿勢は、他の姿勢よりも高い活動を伴うことが仮定される。同様に、ユーザーの状況に関して、特定の姿勢が、他の姿勢よりも、より確からしく、高いプレバレンスを有する。例として、ベッドに寝たきりの人は、ほとんどの時間を横たわって過ごす。このように、一つまたはそれ以上の参照条件において測定状況を定義することにより、測定されたデータの較正または解釈が簡素化される。

望ましい実施例において、コントロールユニットは、さらに、方向検知ユニットの参照システムで測定された方向データにおいて、既定の特性を用いて、参照姿勢または参照姿勢範囲を特定するように適合される。例えば、参照条件が高い活動をもった直立の姿勢を参照する場合には、高い活動をもったデータポイントのクラスターは、直立の姿勢に関するものとして特定される。これらの手段によって、体参照システムの一つの軸は、方向検知ユニットの参照システムのそれぞれの軸と整列させることができる。いくつかのアプリケーションにとっては、ボディマウントされたデバイスの相対的な位置を一つの軸に沿って特定することで既に十分である。

望ましくは、方向検知プロセスを加速および簡素化するために、参照条件に加えて、少なくとも一つのさらなる制約または仮定が定義される。例えば、特定の姿勢は全く無いものであり（逆立ちしている）、特定の参照姿勢または参照姿勢範囲は特定のプレバレンス及び／又は活動に関するものである、等が仮定され得る。

さらに、コントロールユニットは、測定された方向データの統計的なパラメーターを算出するように適合される。例えば、既定の時間間隔に対して測定されたデータの平均である。この時間間隔におけるデータの平均（または中央値もしくはメディアン）は、次に、方向検知ユニットの参照システムにおけるポイントとして保管またはプロットされる。この時間間隔は、アプリケーションに応じて調整される。さらに、時間間隔は、オーバーラップしてもよく、及び／又は異なるサイズでもよい。望ましくは、この時間間隔において測定されたデータの分散、及び／又は共分散、及び／又は標準偏差は、姿勢変化の発生と度合い、そして、従ってユーザーの活動を見積もるために決定される。

別の望ましい実施例において、コントロールユニットは、測定された方向データについてクラスター解析を実行するように適合される。典型的な姿勢は、データポイントのクラスターにおいて発生するものと仮定できるからである。クラスター解析は、階層的、密度ベース、相関ベース、または他のアルゴリズムに基づいて実行される。例えば、クラスターは、参照システムにおけるデータポイント間の最大距離によって定義される。

一つの実施例においては、測定された方向データは方向検知ユニットのそれぞれの軸に対して別々に処理され、結果として３次元の値を生じ、３次元の参照システムにおけるポイントを示している。

望ましくは、素早く変化している姿勢は、データ解析において、後に続くデータポイント間で最大の空間距離を設定することによってフィルターされる。

望ましくは、コントロールユニットは、既定の時間間隔で、及び／又は、信号または特別なイベントによりトリガーされたときに、体に関してデバイスの方向を決定することを繰り返すように適合される。このことは、埋め込まれたデバイスは長い時間スケールでは体に関する位置が変化することもあるので、特に有利である。これは、取り外され、再び取り付けられる度に位置が変化するボディマウントされたデバイスにとって、よりいっそう重要である。しかしながら、測定の最中に位置が変わらないようにデバイスを体に対して取り付けることが強く望まれる。体参照システムと方向検知ユニットの参照システムの方向は時間的に不変量であることが仮定されているからである。新たな較正のトリガーとなり得るイベントは、例えば、デバイスの電源オン、デバイスの体への取り付け、入力ユニットの操作、といったものである。代替的もしくは追加的には、較正は、定期的及び／又は決まった時間に実行される。例えば、一日に２回または毎朝である。こうした手段によって、体に関する決定されたデバイス方向の精度は、保証され、非常に信頼性がおける。

全ての実施例において、方向データは、連続的または特定の間隔で測定され得る。これは、デバイスが使用される以前に設定され得る。

特に望ましい実施例においては、デバイスは、体姿勢を決定するように適用される。このために、決定された相対的なデバイス方向は、地球の重力場に関する体姿勢（例えば、絶対的な体姿勢）を獲得するように、方向検知ユニットの参照システムにおいて測定された方向データを体参照システムに変換するために使用される。決定された体姿勢は、臨床警報または情報システムにおいて使用され、ユーザーに対して姿勢に関するフィードバックを与え（例えば、身体的エクソサイズをしているとき）、及び／又はペースメーカー及び／又はデバイスにアシストされた薬配送、といったものをコントロールする。例えば、ユーザーが直立に立っている、または歩いていると決定されたとき、ペースメーカーは、より高い周波数になるように調整される。

望ましくは、体姿勢は、リアルタイム及び／又は連続的に決定される。代替的には、体姿勢は特定の時間間隔または特定の時点において決定されることもまた設定できる。さらに、体姿勢は、例えば、方向データを記録した後、オフラインでも決定され得る。しかしながら、いくつかのアプリケーションでは、体姿勢は不適切であり、体に関するボディマウントされたデバイスの相対的な方向だけが重要である。こうしたアプリケーションの例としては、埋め込まれたデバイスの位置または方向をモニターすることがある。

さらに本発明の一つの態様において、体に対するデバイスの方向を決定するためのシステムが提供される。デバイスは、体に対して埋め込み可能、または取り付け可能であり、方向検知ユニットに応じた参照システムにおける３つの軸それぞれに対して方向データを測定することができる３次元の方向検知ユニットを含んでいる。さらに、システムは、測定された方向データおよび体参照システムにおいて定義された既定の参照条件を使用して、体に関する相対的なデバイス方向を決定することができるコントロールユニットを含んでいる。コントロールユニットとデバイスは、一方向または双方向でデータと信号を転送するために有線及び／又は無線で通信をすることができる。望ましくは、デバイスは、上述の実施例のどれでも一つに従って構成される。

本発明の別の態様においては、体に関してデバイスの方向を決定することにより姿勢検知デバイスを較正するための方法が提供される。デバイスは体に取り付けられ、または埋め込まれており、３次元（例えば、３つの軸）の方向検知ユニットを含んでいる。体参照システムにおいて少なくとも一つの参照条件が定義され、方向検知ユニットの参照システムにおける方向検知ユニットの３つの軸それぞれに対して方向データが測定され、参照条件および測定されたデータを用いて体に関するデバイスの方向が決定される。代替的には、体に関してデバイスの方向を決定することにより姿勢検知デバイスを較正するための方法が提供され、デバイスは体に取り付けられ、または埋め込まれており、３次元の方向検知ユニットを含んでいる。方法は以下のステップを含んでいる。方向検知ユニットに係る参照システムにおいて方向検知ユニットにより測定された方向データを獲得するステップと；測定された方向データに対して体参照システムにおいて定義された少なくとも一つの参照条件を適用するステップと；参照条件を用いて測定された方向データにおける体参照システムの第１および第２の軸を特定するステップと；参照条件および測定された方向データを用いて、参照システムと方向検知ユニットの参照システムとの間の変換関係を決定することにより、体に関してデバイスの方向を決定するステップである。

本発明のさらなる態様においては、上述の本発明に係るいかなる一つの実施例に従って、体に埋め込み可能またはボディマウント可能なデバイスによって測定された方向データを処理するためにコンピューター上で実行される、コンピューターで読み取り可能な媒体が提供される。

本発明のさらなる特徴や有利な点が、添付の図面に関する実施例の詳細な記載から見えてくるであろう。
図１は、体座標系（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に対する、ボディマウントデバイスの参照座標系（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）を図示している。 図２は、ｘ_ａ−ｚ_ａ平面とｙ_ａ−ｚ_ａ平面におけるｙ_ｂの射影を示している。 図３は、測定された方向データを３次元座標系においてデータポイントとして表している。 図４は、測定された方向データを、直立した体姿勢が射影平面に対して垂直な方向として特定され、整列されるように表している。 図５は、水平方向の姿勢について測定された方向データのアライメントを表している。 図６は、体参照座標系に変換された測定された方向データを表しており、５つの異なる姿勢が識別されている。 図７は、本発明に従った方法に係る好適な実施例を表すフローチャートである。 図８は、図７のサブプロセスである「マップ作成」に係る実施例を表すフローチャートである。 図９は、図８のサブプロセスである「一般クラスター検知」に係る実施例を表すフローチャートである。 図１０は、図８のサブプロセスである「高度活動クラスター検知」に係る実施例を表すフローチャートである。 図１１は、図８のサブプロセスである「ａ座標系においてｙ_ｂの特定」に係る実施例を表すフローチャートである。 図１２は、図８のサブプロセスである「ａ座標系においてｘ_ｂの特定」に係る実施例を表すフローチャートである。 図１３は、図１２に従ったサブプロセスである「ａ座標系においてｘ_ｂの特定」の部分として、ｘ_ｂの位置の見積もりを表している。

図１において、デバイス１は、体２に対して取り付けられ、または埋め込まれている。例えば、デバイスは埋め込まれたものの中に統合され、または含まれている。例として、ペースメーカー、薬配送コントロールデバイス、呼吸数、脈拍数、及び／又は血圧をモニターするための患者モニターデバイス、といったものがある。代替的に、デバイスはストラップまたはそのようなものを使用して胴体または胴の周りに固定されるか、もしくは、例えば、脈拍数または呼吸数をモニターするデバイス、といった他のデバイスの中に統合される。デバイスは、例えば、３次元加速度計、といった３次元方向検知ユニットを含んでいる。ここで「３次元」とは、検知ユニットの３つの軸方向に沿った検知である。方向検知ユニットはデバイス１の中に固定的に含まれており、方向検知ユニットに係る参照座標系（ａシステム：ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）が、デバイス１に係る参照座標系として認識され得る。図１に示すように、デバイス１のａシステムは、体参照システム（ｂシステム：ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）と一直線に整列されていない。示された実施例においては、ｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）は、ｙ_ｂは胴から上向きに頭までを示し、ｘ_ｂは胴の中心から左腕までを示し、そしてｚ_ｂは２つの軸に対して垂直な第３の軸を表している。しかしながら、参照座標系の選択と軸方向の選択は任意的である。体２に関してデバイス１の相対的な方向を決定するために、そして体姿勢を決定するためには、デバイス１に係るａシステム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）において測定された方向データは、体２に係るｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）へ変換される必要がある。デバイス１は、体参照システムのｙ_ｂ軸に関して、加速度計のアップ／ダウンの傾きが４５度より小さくなるように取り付けられることが望ましい。

上述のように、方向検知ユニットは、３次元加速度計を含むか、３次元加速度計として実現される。例えば、ピエゾ抵抗素子加速度計、容量性加速度計、または他の加速度計であり、低い周波数に対して十分に高い感度を有するものである。しかしながら、加速度計の代わりに、地球の重力場に関して自身の３次元的な方向を決定することができるあらゆる他の手段を使用することができる。一般性を損なうことなく、本発明に従った方向検知ユニットの機能が、ここにおいて加速度計に対して記載されており、続いて、加速度計としての方向検知ユニットについて言及している。さらに、「姿勢」は、一般的に体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に関する重力の方向として定義される。姿勢は、ｇ球（ｇ−ｓｐｈｅｒｅ）単位のポイントとして表される。静止時に加速度計は１ｇを出力するからである。さらには、デバイス１に係るａシステム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）は、体２に係るｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に関して、少なくとも十分に長い時間スケールにとっては、時不変で相対的な方向を有している。両方の参照座標系の原点は、加速度計的な見地において同一であると考えられる。別の言葉で言えば、ｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）は、胴体に係る参照システムを参照し、デバイス１は、胴体に対して埋め込まれ、または取り付けられ、デバイス１は胴体に関して実質的に動かない。

埋め込み可能であるか、ボディマウント可能である姿勢検知デバイス１は、以下に述べるように、体２に関して相対的なデバイスの方向を決定することによって自動的に較正を行うように適合されたコントロールユニットを含むことが望ましい。さらに、デバイス１は、例えば、コンピューター、ＰＤＡ、モニターデバイス、またはコントロールユニットといった、外部デバイスと信号またはデータを交換するための通信ユニットを含むことができる。例として、デバイスは、加速度計によって測定された方向、処理された方向データ、決定された相対的なデバイス方向、そして、時間間隔、条件、仮定、制約、等といったパラメーター、を送信または受信することができる。ユーザーまたはセラピスト（ｔｈｅｒａｐｉｓｔ）は、外部デバイスを使用して、設定、パラメーター、等を入力し得る。このように、デバイス１は、臨床警報装置または情報システムの中に、患者モニターシステムの中に、もしくは、ペースメーカーまたは薬配送システムの中に、統合され得る。そこでは、体２に関して決定されたデバイス１の相対的な方向、または決定された体姿勢が使用される。さらに、埋め込み可能であるか、ボディマウント可能である姿勢検知デバイス１は、測定または処理された方向データ、参照条件、パラメーター、等を保管するためのメモリーを含み得る。

加速度計、コントロールユニット、ストレージ手段、そして通信ユニットを含んでいるデバイス１の代替として、姿勢検知デバイス１は、また、加速度計および、コンピューター、ＰＤＡ、またはマイクロコントローラーといった外部のコントロールユニットと有線もしくは無線で通信できる通信ユニットだけを含むことができる。ストレージ手段は、デバイス１の中、または外部コントロールユニットの中に備えられる。この実施例では、デバイス１の大きさや重量が、生産コストと同様に削減でき、有利である。しかしながら、姿勢検知または較正は外部のコントロールユニットと通信しているときにしか実行できないので、デバイスアプリケーションにおける融通性は下がる。システムには、アラームを発する警報ユニットが含まれ得る。例えば、モニターされた脈拍が、デバイス１によって決定された体姿勢に対して設定された特定の閾値を越える場合である。

本発明の基本的なアイデアに従えば、加速度計的な信号における姿勢は、対応する重力方向によってだけなく、他のいくつかの特性によっても特定できる。２つの重要な特性は、（１）プレバレンス（ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ）、と（２）関連の身体活動レベル、である。これらの両方の特性は、主体と環境条件によって違い得る。

上述のように、加速度計の出力は、大きな加速度が存在しなければ、一般的には重力の方向を示すだけである。しかしながら、加速されると、加速度は、デバイス１が取り付けられた体の部位に係る加速度に対応し、従って、加速度は、ユーザーの身体活動の状況に対応する。このように、測定された方向データの高い周波数レンジにおける信号振幅に対する基準は、主体の身体活動レベルに係る明確な指標を提供するものとして知られている。この文章における信号振幅に係る共通の基準は信号変動である。

ほとんどの状況においては、姿勢が異なれば、異なるプレバレンスを有するものと期待できる。状況に応じて、いくつかの姿勢は稀であり（例えば、前傾している）、または全く存在もしない（例えば、逆立ちしている）。こうした情報は、もし事前にわかっていれば、自動的なデバイス方向較正方法において使用され得る。より一般的な姿勢においては、身体活動レベルは、特定の姿勢（グル−プ）における平均値よりも、典型的には高いか、低いことが期待され得る。特に、ほとんどの状況において、水平方向の姿勢（例えば、仰向けに横たわっている、横向きに横たわっている、うつ伏せに横たわっている）は、典型的に低いレベルの身体活動に関連し、一方、直立の姿勢は、高いレベルの身体活動に関連する。後者の関連は、主体が歩いたり、走ったり、サイクリングしておらず、単にきちんと座っているにすぎない場合さえも、識別され得る。こうした効果は、人間の体は一般的にはうまく支えられておらず、それゆえに、他の姿勢と比べて、直立の姿勢はより不安定であるという事実によるものである。このような減少した安定性はより高い活動レベルに反映される。少なくとも加速度計の信号変動の観点においてである。

図２は、ｘ_ａ−ｚ_ａ平面とｙ_ａ−ｚ_ａ平面におけるｙ_ｂの射影を示しており、それぞれに破線の矢印で表されている。静止（加速度が１ｇ）しているので、静止時における姿勢は、直径１ｇの単位球の表面上にある。また、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面とｘ_ａ−ｙ_ａ平面およびｙ_ａ−ｚ_ａ平面との交線が、それぞれ示されている。定義として、このｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面はｙ_ｂに対して垂直であり、原点において軸線と交わっている。同様のダイヤグラムがｘ_ａ−ｚ_ａ平面についても描けるが、追加の情報を含んではいない。

図３は、ボディマウントされたデバイス１の中に含まれた加速度計によって約３時間かけて測定されたフルレングス（ｆｕｌｌ ｌｅｎｇｔｈ）の方向データが、３次元座標系において毎秒の平均の信号として示されている。典型的な姿勢は、クラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）として生じることが仮定できる。さらに、こうしたクラスターまたは姿勢の相対的な方向は固定されている。例えば、ｂシステムにおいて直立の姿勢が（０，１，０）に対応し、仰向けの姿勢が（０，０，１）に、それぞれ対応する場合には、定義に応じて、座標（１，０，０）は、左側または右側に向いて横たわっていることに対応する。加えて、姿勢に係るプレバレンスに関するさらなる仮定がなされ得る。例えば、逆立ちの姿勢は想定されておらず、左側または右側に向いて横たわっているというような特定の姿勢は、直立、または仰向けの姿勢に比べてあまり生じない。実際に、このことは、測定時間がクラスターを識別するのに十分に長く、異なる姿勢に係る大きな範囲が採用される場合には、ａシステム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）とｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）との間の変換関係を見出すのに既に十分である。しかしながら、較正（例えば、相対的なデバイス方向の決定）のスピードを上げるためには、本発明に従った、以下の較正方法に係る実施例が提案される。

最初に、ｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において参照条件が定義される。本発明の実施例においては、直立の姿勢は特に高い活動であると仮定されている。次に、加速度計によって測定されたフルレングスの方向データが、十分な時間に対して記録される。測定されたデータは、図３に示すように、既定の時間間隔で平均化される。例えば、毎秒ごとである。さらに、分散、共分散、標準偏差、というようなものを算出することによって、それぞれの平均化されたデータポイントに対する活動情報を得ることができる。好ましくは、測定された方向データの分散は特定の時間間隔について計算される。ここで参照条件について考慮すると、高い活動に係る独特のクラスターは、直立した姿勢であると特定される。データは、次に、高い活動が直立の姿勢に対応するｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）の軸に対して整列するように変換される。実施例においてｙ_ｂとして示されている。例えば、これは、高い活動のクラスターに係る、平均、メディアン、または中央値をとること、および、高い活動のクラスターの中心が、体参照システムのｙ_ｂ軸上に位置するまで、全ての方向データポイントを回転させることにより、実行され得る。

クラスターは、ポイント間の最小平均（またはメディアン）距離を設定することにより定義され得る。クラスターの一部でないポイントは、さらなる分析において除外され得る。クラスターの中心は、このクラスターに対応するポイントの平均またはメディアンをとることによって見つけられる。高い活動レベルのポイントは、例えば、最小標準偏差または分散といった、最小活動レベルを設定することにより特定することができる。おそらく、工程を加速し、簡素化するために、素早く変化している姿勢は、分析から除外される。これは、隣り合ったポイント間の最大空間距離を設定することにより達成され得る。

特定された直立の姿勢が（０，１，０）にあるように全てのデータポイントが回転された後で、３次元のデカルト座標（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）ビュー（ｖｉｅｗ）は、２次元の極座標ビューに変換され得る。図４に示すようにである。このように直立の姿勢およびｙ_ｂは中心に配置され、ｙ_ｂが投射面を示している。ここで、「右側（“ｏｎ ｒｉｇｈｔ”）」、「左側（“ｏｎ ｌｅｆｔ”）」、「仰向け（“ｓｕｐｉｎｅ”）」、そして「うつ伏せ（“ｐｒｏｎｅ”）」姿勢の位置を決めることが残っている。ユーザーが「右・左側」または「仰向け」と「直立（“ｕｐｒｉｇｈｔ”）」との間の中間姿勢を長い時間とることはありそうもないので、よく起こる直立した姿勢に近い姿勢は、仰向け姿勢の方向を決定するべきである。別の言葉で言えば、最後に直立した姿勢で終わる姿勢の変化はほとんどいつも仰向けの姿勢から始まるのである。加えて、人は一般的に、うつ伏せ姿勢よりも仰向け姿勢の方で長い時間を過ごす。こうした姿勢の推移は、図４の極座標ビューにおいて、中心（直立した姿勢）とｇ−球面の単位円周との間に見られる。仰向け姿勢は１ｇの加速度を有する（静止時）一方で、姿勢の推移ではほとんど１ｇより小さい値だからである。極座標ビューにおいて中心領域から外側で最も共通した角度、または角度のメディアンを特定することにより、および、この角度をｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）における仰向け姿勢に対応するｚ_ｂと一直線に整列するように全てのポイントを回転することにより、デバイスに係るａシステム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）において測定された回転データの体に係るｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）への変換が完了する。これは図５に示される。

図６は、体に係るｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）の極座標ビューにおける整列された方向データを示しており、「右側（“ｏｎ ｒｉｇｈｔ”）」、「左側（“ｏｎ ｌｅｆｔ”）」、「仰向け（“ｓｕｐｉｎｅ”）」、そして「うつ伏せ（“ｐｒｏｎｅ”）」姿勢に対応するセグメントが描かれている。かぎ括弧内のｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に係るそれぞれの３次元座標に関する異なる姿勢を説明するためにマネキンが示されている。示されているように、重力ｇは投射面を指す。

図７は、本発明に従った自動的な較正方法に係る別の典型的な実施例を示している。参照条件は参照姿勢またはｂシステム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において定義された参照姿勢の範囲を含み、「ファイナルマップ（ｆｉｎａｌ ｍａｐ）」としての相対的なデバイスの方向を決定するためにリアルタイムの加速度計出力が状況に応じて処理される。

この実施例では、一般的な測定状況における情報は、参照姿勢または姿勢の範囲を事前に特定することができ、解析システム（Ｓ７００）の中に入力されるようでなければならない。この参照姿勢（範囲）は、ｘ_ｂ及び／又はｚ_ｂにおけるゼロでないコンポーネントを持つために必要である。ｘ_ｂ及び／又はｚ_ｂにおける値によって定義されることから離れて、参照姿勢(範囲)はｙ_ｂにおける特定の範囲を制限し得る。後述の実施例においては、この参照姿勢(範囲)は、ｙ_ｂにおける同一のコンポーネントをもった他の姿勢と比較して独自に高いプレバレンス（ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ）を有している。こうした参照姿勢範囲の例は、「直立」と「仰向け」との間の姿勢の範囲であり、例として、ｙ_ｂ＝１とｚ_ｂ＝１との間である。この例は、病院の一般病棟にいる患者に適用される。すなわち、この姿勢範囲は、同一のｙ_ｂ値を有する他の姿勢よりも著しく高いプレバレンスを有することが期待される。例えば、「直立」と、仰向け、左側、または右側との間の中間姿勢である。代替的には参照姿勢(範囲)は、独特に低いプレバレンスまたは独特のプレバレンスパターンを有し得る。しかしながら、そうした場合には、「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」（Ｓ８６０）を調整する必要がある。

参照条件としての参照姿勢（範囲）が特定されると、それは較正コントロールソフトウェアの中に記録される必要があり（Ｓ７００）、加速度計的デバイス１の「内部のコンポーネント、または、コンピューターといった外部デバイス上で、もしくはその両方の上で、実行される。後半の２つの場合においては、加速度計的デバイス１とコンピューターシステムとの間の有線または無線の通信手段が必要とされる。

図７は、較正コントロールルーチンのレイアウトを示している。参照姿勢の情報から離れて、それは事前に入力され得るのだが、このシステムに対する唯一の入力は方向データである（Ｓ７１０）。この実施例においては、方向データは、加速度計的デバイス１が体２に取り付けられている間に生成される、リアルタイムの加速度計出力信号に関連する。信号は、しばらくの時間記録され（Ｓ７２０）、記録された信号と参照姿勢情報が「マップ生成」プロセス（Ｓ８００）に供給される。このプロセスによって生成されたマップは、ａシステムに係る座標におけるｙ_ｂとｘ_ｂの位置から構成されている。ｘ_ｂの位置の代わりに、較正マップにおいてｚ_ｂの位置が含まれ得る。どちらを選択するかは任意的である。あらゆる第３の軸は、他の２つの軸の位置により完全に定義されるからである。このように、デバイス１に係るａシステムと体２に係るｂシステムとの間の変換関係が、「マップ生成」プロセス（Ｓ８００）において決定される。生成の後で、マップは保管され得る（Ｓ７４０）。任意的に、より短い記録からより早くに生成され、以前に保管されたマップ（があれば）に対して一貫性がチェックされる（Ｓ７３０）。十分な一貫性が見出された場合には、そのマップはファイナルマップとして表され（Ｓ７５０）、較正は完了する（Ｓ７６０）。そうでなければ、方向データをしばらくの時間記録し、その後新しいマップが生成される（Ｓ８００）。十分なデータが使用できるようになるとすぐに較正マップを生成し、双方向のプロセスにおいてファイナルマップを決定するシステムの代わりに、データの獲得が終了し、後でそうしたマップを生成するシステムが定義され得る。この代替案は、リアルタイム姿勢検知アプリケーションにおいては役に立たないだろうが、姿勢検知がオフラインでのみ適用されるアプリケーションにおいては十分であろう。より簡単な実施例においては、較正プロセスは「マップ生成」プロセスのみから構成され得る（Ｓ８００）。

図８は、「マップ生成プロセス」（Ｓ８００）自身のレイアウトを表している。入力は、参照姿勢情報（Ｓ７００）および記録された加速度計出力（Ｓ７２０）である。第１のステップは、特定の時間間隔、例えば、データ１秒ごと、における方向データに対する平均（Ｓ８１０）と分散（Ｓ８２０）の算出である。時間間隔はオーバーラップしてもよい。平均は、軸ごとに平均信号値として獲得され、従って、３つのエレメント（ベクトル）から較正されており、分散は、３つの離れた軸に係るデータの分散の平均として獲得され得る。代替的には、分散は、３つの軸からの信号に係るベクトル和の大きさの分散として算出され得る。このことは、分散に対する回転の貢献が抑圧されていることを意味する。明らかに、信号分散の代わりに、信号振幅に対するあらゆる他の手段を使用することができる。例えば、標準偏差である。さらには、選択的に特定の周波数レンジを考慮するために、分散と平均を算出する（Ｓ８２０，Ｓ８１０）前に、フィルターが実行される。別の実施例においては、平均と分散の算出（Ｓ８１０，Ｓ８２０）は、ルーチンのより高いレベルに配置され得る。例えば、コントロールルーチンにおける記録ステップ（７２０）の前である。この代替案は、より多くのリアルタイム処理能力をいくらか必要とするだろう、しかし、同様に、「マップ生成」プロセス（Ｓ８００）における処理能力を節約でき、保管されるべきデータ量を削減するであろう。

「マップ生成」プロセス（Ｓ８００）の中では、４つの他のサブプロセスが定義される。「一般クラスター検知」（Ｓ８３０）、「高度活動クラスター検知」（Ｓ８４０）、「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」（Ｓ８６０）、および「ａシステムにおいてｙ_ｂを特定」（Ｓ８５０）が図９から１３に示されている。

図９は、「一般クラスター検知」サブプロセス（Ｓ８３０）に係るレイアウトを表している。最初に、３次元のデータ平均値（３次元空間においてポイントを構成する）が、単位ｇ-球（例えば、球の中心が加速度計的にゼロなポイントにあり、半径が１ｇである）に係る表面に関して正規化される（Ｓ９１０）。任意的には、正規化（Ｓ９１０）の先に、この表面までの距離が小さなポイントを選択してもよい。大きな加速度によって影響されるいくつかのポイントが捨てられるようにである。次に、急速に変化している姿勢を捨てるために、以前そして次のポイントに対する空間的な距離が小さなポイントが選択される（Ｓ９２０）。このステップ（Ｓ９２０）は、正規化ステップ（Ｓ９１０）の前に行うこともできるし、もしくは除外される。最後に、残ったポイントとから、全ての他の残っているポイントに対して小さなメディアン距離を有するポイントが選択される。距離は、一般的には種々の方法で算出できる。例えば、ユークリッド距離、または単位ｇ−球表面における距離としてである。これらの選択されたポイントは、クラスターされるものと考えられ、「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８６０）に対してデバイス１に係るシステムにおけるクラスターされたポイントのリストとして供給されるものである。

図１０は、「高度活動クラスター検知」サブプロセス（Ｓ８４０）に係るレイアウトを表している。このサブプロセス（Ｓ８４０）においては、算出された信号平均（Ｓ８１０）および分散（Ｓ８２０）が、入力である。このサブプロセス（Ｓ８４０）における最初の２つのステップ（Ｓ１０１０，Ｓ１０２０）は、「一般クラスター検知」サブプロセス（Ｓ８３０）におけるもの（Ｓ９１０，Ｓ９２０）に類似しており、おそらくは同一のものである（パラメーターに依存する）。従って、同一の場合には、これらのステップは、両方のサブシステムに対して結合することもできる。例えば、ステップＳ９１０はＳ１０１０と一緒に実行することができ、Ｓ９２０とＳ１０２０も同様である。次のステップ（Ｓ１０３０）においては、８２０において算出されたデータ分散情報に基づいて、高度な分散をもったポイントが選択される。次に、高い分散を持った全ての他の残っているポイントに対する小さなメディアン距離をもったポイントを選択することによりクラスターが定義される。このステップ（Ｓ１０４０）は、また、「一般クラスター検知」サブプロセス（Ｓ８３０）における最終ステップ（Ｓ９４０）に類似しており、同一のものである（パラメーターに依存する）。「高度活動クラスター検知」サブプロセス（Ｓ８４０）に係る出力は、クラスター化された高度活動データポイントのリストであるが、「ａシステムにおいてｙ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８５０）に対して供給される（Ｓ１０５０）。

図１１は、「ａシステムにおいてｙ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８５０）に係るレイアウトを表している。プロセスは、クラスターされた高度活動ポイント（Ｓ１１１０）のリストから、メディアンポイント（または中央、または平均ポイント）を算出することから始まる。メディアンポイントは、全てのポイントに係る３つの軸のメディアンとして算出され、従って、それ自身が３次元の位置を有するポイントである。このメディアンポイントは、続いて単位ｇ−球（Ｓ１１２０）に関して正規化される。ａシステムにおけるｙ_ｂに係る見積もられた位置（Ｓ１１３０）、および「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８６０）に対する見積もられた出力として表される以前にである。ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面は、ｙ_ｂに対して垂直であるとして定義され、加速度計的原点と交差しているので、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面は、また、「ａシステムにおいてｙ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８５０）においても特定される。

ここで、ｂシステムにおける他の２つの軸を「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８６０）におけるａシステムに係る軸とそれぞれ整列させるために、ｘ_ｂとｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面におけるｘ_ａとの間の角度を決定する必要がある。「ａシステムにおいてｘ_ｂを特定」サブプロセス（Ｓ８６０）に係るレイアウトは図１２で表される。最初に、ａシステムにおけるｙ_ｂに係る見積もられた位置を利用して、ａシステムにおけるクラスターされたリストからこれらのポイント（Ｓ９４０における出力）が選択される（Ｓ１２１０）。これらは、参照姿勢（または参照姿勢範囲、Ｓ７００）によって指定されるように、ｙ_ｂの値に属している。クラスターされたポイントのリストからの代わりに、ポイントは代替的には全てのポイントのリストから、または中間選択クライテリアに基づいて選択されたポイントのリストから選択され得る。ｙ_ｂの関連した範囲におけるこれらのポイントは、ｘ_ｂ及び／又はｚ_ｂにおいてゼロでないコンポーネントを有する。参照姿勢（範囲）において指定されるように、それらはｙ_ｂにおける値の制限された範囲を限定するにしても、それらはｙ_ｂ軸自身の上に配置されない。こうして、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面におけるこれらのポイントの射影とｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面におけるｘ_ａの射影との間の角度αが算出される（Ｓ１２２０）。この角度から、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面における参照姿勢(範囲)とｘ_ｂとの間の既定の角度βを引き算する（Ｓ１２３０）。結果として生じる角度は、次に、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面においてｘ_ａの射影から引き算される。出力（振幅１ｇに関して正規化されたもの）は、ａシステムにおけるｘ_ｂの見積もりされた位置である（Ｓ１２５０）。これらのステップは、図１３において更に説明される。

図１３は、ａシステムにおけるｘ_ｂの位置の見積もりを示している。ここで、αは、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面における参照姿勢（範囲）に関するポイントの射影と、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面におけるｘ_ａの射影との間のメディアン角度であり、βは、参照姿勢（範囲）とｂシステムにおけるｘ_ｂとの間の既定の角度である。しかしながら、ｘ_ｂ−ｚ_ｂ平面にｘ_ａを射影する代わりに、ｚ_ａもしくはｘ_ａとｚ_ａの組合わせを射影することもできる。

デバイス１に係るａシステムと体２に係るｂシステムとの間の変換関係を決定したことで、デバイス1に係る較正が完了する。変換関係を用いて、リアルタイムまたはオフラインのどちらかで体姿勢を決定するために、測定された方向データは、ここで、体２に係るｂシステムへと変換される。

上述の実施例のいずれか一つに従った本方法に係るパラメーター、例えば、平均、メディアン、または分散等を算出するための時間間隔、参照条件、参照姿勢または参照姿勢範囲、制約、仮定、構成を繰り返す多面および時間間隔または条件、などは、望ましくは事前に定義され、ユーザーまたはスーパーバイザーによって入力される。しかしながら、これらのパラメーターは、オフラインでの姿勢検知に対する方向データ測定の最中または後においても定義され得る。さらに、本発明に従った方法に係る実施例における各ステップの順番は、強制的であるように意図したものではないことに留意すべきである。このように、適切かつ可能な場合は、各ステップの順番は変更され得る。一般的には、メディアンの代わりに、平均や中間値といった、中央の値の代替的な手段が利用できる。同様に、分散の変わりに、例えば、標準偏差といった、あらゆる代替的な手段をとることができる。種々の制約（ハードまたはソフト）が、起こり得る相対的なデバイス方向に対して定義され、より効率的、及び／又はより早く実施できるシステム設計を可能にできる。較正コントロールルーチンにおいては、記録されたデータ（例えば、時間範囲、姿勢範囲、分散レベル、等）において特定のクライテリアが満たされた後においてのみ、各ステップがスタート処理に取り込まれる。さらには、一般的にデータ解析に付随する共通の他のステップが、本発明に従った方法の一つの中に含まれ得る。フィルタリングステップといったものである。

本発明に従えば、信号振幅手段（例えば、信号分散）といった、参照条件と一緒になった、ある期間に亘る加速度計のコントロールされていない出力は、直立の姿勢に対する相対的な方向を特定し、相対的な水平方向の姿勢（例えば、仰向け、横向き、またはうつ伏せ）から相対的な垂直方向の姿勢を区別するのに十分である。さらに、姿勢プレバレンス手段と組み合わされた信号振幅手段、及び／又は測定状況に関する他の一般的な情報は、後に、体２に関してボディマウントされたデバイス１の３次元的な方向の較正を完了するのに十分である。このように、手段は自動的に提案され、スキルのある人材、追加の時間、または複雑な較正要件を要求することなく、姿勢検知デバイスを較正する。自動較正は、姿勢検知デバイスが一般病棟、老人ホーム、または個人宅で使用されるときに、特に有利である。例えば、加速度計デバイスによる姿勢検知が呼吸数または脈拍数をモニターするために使用される。しかしながら、本発明は、姿勢検知が興味を引き起こすあらゆる状況において関係がある。実施例は、臨床的な警報または情報システム、家の状況での患者モニターリング、一般的な健康状態のモニターリング、人間工学、身体的な治療、リハビリテーション訓練、スポーツ、そしてコンピューターゲームを含む。姿勢検知は、種々のコンテキストアウェアネス（ｃｏｎｔｅｘｔ ａｗａｒｅｎｅｓｓ）アプリケーションにおいて重要な役割を果たすであろうことに留意すべきである。理論上では、姿勢検知に興味はないが相対的なデバイスの方向に関する情報には興味があるアプリケーションも存在し得る（例えば、肝要な器官の相対的な位置が重要だからである）。そうした場合にも、コンピューターはソリューションを提供できる。

このカテゴリーに属する別の方法は、米国特許第６０４４２９７号明細書に記載されている。この方法では、アクティビティカウント（ａｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｕｎｔ）と呼ばれるもの（ある閾値を越えている加速度計のピーク）が検知される。こうしたカウントは、直立した姿勢の間だけに発生することが仮定されている。この方法は、さらに、直立した姿勢の検知は、十分なデバイス方向の較正と等しいものであると仮定している。デバイスの取り付けに、さらなる較正は必要でなく、直立でない姿勢のより詳しい識別も必要でないからである。さらに、加速度計のピークは初期的に、例えば、ウォーキング、ランニング、そしてサイクリングといった中位から強い身体活動における周期的な加速度に関連している。従って、この方法は、椅子やベッドにおける活動といった、より軽いタイプの身体活動を評価するには適さない。

米国特許出願公開第２００７／０１１５２７７Ａ１号明細書は、姿勢検知について記載している。２つのＤＣ加速度計と１つのＡＣ加速度計が、医療デバイスに係る参照システムにおけるベクトルを決定するために使用され、ベクトルを決定するための参照として重力加速度Ｇが利用される。次に、較正プロセスにおいて決定された変換マトリックスを使用して、ベクトルが体座標に変換される。

Claims (15)

1. 体に関する方向を決定するための、体に対して埋め込み可能または取り付け可能なデバイスであって：
   ３次元の方向検知ユニットであり、前記ユニットに係る参照システムにおける方向データを測定するように適合された前記３次元の方向検知ユニットと；
   コントロールユニットであり、体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において定義された少なくとも一つの既定の参照条件および測定された方向データを用いて、前記体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）と前記方向検知ユニットに係る参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）との間の変換関係を決定することにより、前記体に関して前記デバイスの相対的な方向を決定するように適合された前記コントロールユニットと；
   を有することを特徴とするデバイス。
2. 前記方向検知ユニットは、３次元加速度計を含む、
   請求項１に記載のデバイス。
3. 前記参照条件は、少なくとも一つの既定の特性を有する前記体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において定義された、参照姿勢及び／又は参照姿勢範囲を含む、
   請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記参照姿勢又は参照姿勢範囲の前記少なくとも一つの既定の特性は、他の姿勢に関して高い又は低いプレバレンスレベル及び／又は高い又は低い活動レベルに関係する、
   請求項３に記載のデバイス。
5. 前記コントロールユニットは、さらに、前記方向検知ユニットに係る前記参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）における前記既定の特性を用いて、前記測定された方向データにおける前記参照姿勢及び／又は参照姿勢範囲を特定するように適合されている、
   請求項３または４に記載のデバイス。
6. 少なくとも一つまたはそれ以上に制約及び／又は仮定は、前記方向を決定するために定義できる、
   請求項１乃至５に記載のデバイス。
7. 前記コントロールユニットは、後に続くデータポイントとの間の最大空間距離を設定することにより、急速に変化している姿勢をフィルターするように適合されている、
   請求項１乃至６に記載のデバイス。
8. 前記コントロールユニットは、さらに、前記測定された方向データに係る少なくとも一つの統計上のパラメーターを算出するように適合されている、
   請求項１乃至７に記載のデバイス。
9. 前記コントロールユニットは、さらに、前記測定された方向データについてクラスター解析を実行し、及び／又は前記方向検知ユニットに係る前記参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）のそれぞれの軸に対して前記測定された方向データを別々に処理して、３次元的な値を結果として生じるように適合されている、
   請求項１乃至８に記載のデバイス。
10. 前記コントロールユニットは、既定の時間間隔において及び／又は信号によってトリガーされたときに、前記体に関するデバイス方向を決定することを繰り返すように適合されており、及び／又は前記３次元の方向検知ユニットは、前記方向データを連続的に測定するように適合されている、
    請求項１乃至９に記載のデバイス。
11. 前記デバイスは、前記決定された変換関係を使用して、前記測定された方向データを前記体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）に変換することによって、体姿勢を決定するように適用できる、
    請求項１乃至１０に記載のデバイス。
12. 前記決定された体姿勢は、姿勢関連のフィードバックをかけるため及び／又はペースメーカー及び／又はデバイスにアシストされた薬配送をコントロールするために、臨床警報装置または情報システムにおいて使用される、
    請求項１１に記載のデバイス。
13. 体に関するデバイスの方向を決定するためのシステムであって：
    体に対して埋め込み可能または取り付け可能なデバイスであり、３次元の方向検知ユニットに係る参照システムにおいて方向データを測定することができる前記３次元の方向検知ユニットを有する、デバイスと；
    体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において定義された既定の参照条件および測定された方向データを用いて、前記体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）と前記方向検知ユニットに係る参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）との間の変換関係を決定することにより、前記体に関して前記デバイスの方向を決定することができる、コントロールユニットと；を有し、
    前記コントロールユニットおよび前記デバイスは、単一方向または双方向のデータ転送のために有線または無線で通信できる、
    ことを特徴とするシステム。
14. ボディマウントまたは埋め込まれたデバイスの、体に関する方向を決定するための方法であって、前記デバイスは、３次元の方向検知ユニットを有し：
    前記方向検知ユニットに係る参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）において前記方向検知ユニットにより測定された方向データを獲得するステップと；
    体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）において少なくとも一つの参照貢献を定義するステップと；
    前記参照条件および前記測定された方向データを用いて、前記体参照システム（ｘ_ｂ、ｙ_ｂ、ｚ_ｂ）と前記方向検知ユニットに係る参照システム（ｘ_ａ、ｙ_ａ、ｚ_ａ）との間の変換関係を決定することにより、前記体に関して前記デバイスの方向を決定するステップと；
    を含むことを特徴とする方法。
15. コンピューター、および体に対して埋め込み可能または取り付け可能であり３次元の方向検知ユニットを有するデバイス、において使用できるコンピューターで読み取り可能な媒体であって、前記媒体にはコンピュータープログラムが保管され、プロセッサーによって実行されるときに、請求項１４に従って前記方法を実行するように適合されたコンピューターで読み取り可能な媒体。

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