JP2015211765A - 可動範囲測定装置、可動範囲測定方法及び可動範囲測定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置が提供される。
d=lshin×sinθrmax−w
この時の足の裏方向から視た場合の位置関係XZ平面上に表すと図6のようになり、下側の足の領域を表す円の中心を原点O(0,0)とすると、上側の足の領域を示す円の中心の座標はA(d,h)となる。
両方の円に接する直線の式は、z=mx+n、すなわちmx-z+n=0となる。
ここで、mは、直線の傾きであり、第2方向の最大角度θsensorを表す。具体的には、θsensor=tan−1mである。
円の半径をrとすると、円の中心と直線との距離がrとなるため、点と直線の距離の公式から以下の2式が得られる。
|n|=r√(m2+1) 式1
また、数2の式から、以下の関係が得られる。
|md−h+n|=r√(m2+1)
よって、|md-h+n|=|n|となる。従って、
±n=md-h+nとなる。
ここで、md-h=0の場合は、m=h/dとなり、mはO(0,0)とA(d,h)を通る直線の傾きと同じで、2つの円の共通外接線の傾きとなっているため対象外とする。
md-h+2n=0の場合は、上記式1より、以下の通りとなる。
|(h-md)/2|=r√(m2+1)
この式から、以下の二次方程式が得られる。尚、記号“^”は、べき乗を表す。
(d^2-4r^2 ) m^2-2dhm+h^2-4r^2=0 式2
これを解くと、以下の解mが得られる。
m=(h^2-4r^2)/4hr
-2r<d<2rの場合は、図7(C)に示すように、片方の共通内接線の傾きが正で、もう片方が負となり、目的となる接線は正の方なので、数3で求められるmの値の正の方となる。
d=lshin×tanθamax−w
この後は、図6を参照して上述した態様で、下側の足を示す円をO(0,0)、上側の足を示す円をA(d,h)として同じ手順で計算を行うことにより、外転/内転時の第2方向の最大角度θsensorを算出することができる。
(付記1)
XY平面に対して第1方向から測定対象物の第1距離画像と、XY平面に対して前記第1方向とは異なる第2方向から前記測定対象物の第2距離画像とを取得するセンサであって、前記第1方向は、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、前記第2方向は、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって前記第1測定項目とは異なる第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、
前記第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置。
(付記2)
前記センサは、前記第1距離画像を取得する第1センサと、前記第1センサとは異なる第2センサであって前記第2距離画像を取得する第2センサとを含み、
前記処理装置は、前記第1測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第2測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記第1センサと前記第2センサとを切り替えて用いる、付記1に記載の可動範囲測定装置。
(付記3)
前記センサは、前記第1距離画像を取得する第1位置と、前記第2距離画像を取得する第2位置との間で移動可能であり、
前記処理装置は、前記第1測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第2測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記センサの位置を前記第1位置と前記第2位置の間で切り替える、付記1に記載の可動範囲測定装置。
(付記4)
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記第1方向は、XY平面上で仰向け状態の前記被験者を基準としたとき右上方から前記被験者に向かう方向であり、前記第2方向は、左上方から前記被験者に向かう方向であり、
第1測定項目は、右股関節の外転/内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の右足の股関節を中心として右足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、左股関節の外旋/内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の左足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか1つであり、
第2測定項目は、左股関節の外転/内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の左足の股関節を中心として左足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、右股関節の外旋/内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の右足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか1つである、付記1〜3のうちのいずれか1項に記載の可動範囲測定装置。
(付記5)
前記第1測定項目は、右股関節の外転/内転時の可動範囲であり、
前記第2測定項目は、左股関節の外転/内転時の可動範囲であり、
前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれは、XY平面に対してなす角度θ1が以下の関係を満たし、
0<θ1≦tan−1m
mは、上記の数3の式であり、
hはXY平面に対して垂直なZ方向における股関節から膝までの距離を表し、dはZ方向に視た平面視で内転時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、rは被験者の足の断面の径を表す、付記4に記載の可動範囲測定装置。
(付記6)
前記第1測定項目は、左股関節の外旋/内旋時の可動範囲であり、
前記第2測定項目は、右股関節の外旋/内旋時の可動範囲であり、
前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれは、XY平面に対してなす角度θ2が以下の関係を満たし、
0<θ2≦tan−1m
mは、上記の数3の式であり、
hはXY平面に対して垂直なZ方向における股関節から膝までの距離を表し、dはZ方向に視た平面視で外旋時に一方の足が他方の足の外に出る距離を表し、rは被験者の足の断面の径を表す、付記4に記載の可動範囲測定装置。
(付記7)
前記処理装置は、前記被験者の関節位置情報と、前記第1距離画像又は前記第2距離画像とに基づいて、h、d及びrを算出する、付記5又は6に記載の可動範囲測定装置。
(付記8)
前記処理装置は、前記第1距離画像又は前記第2距離画像から前記被験者の輪郭を検出すると共に、前記関節位置情報から前記被験者の足の骨と垂直に交わる直線を算出し、前記直線と前記輪郭との交点のうち、前記足の骨に最も近い交点を、前記足の骨の両側でそれぞれ探索し、前記足の骨に最も近い交点間の距離に基づいて、rを算出する、付記7に記載の可動範囲測定装置。
(付記9)
前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記処理装置は、前記第1距離画像に基づいて得られる前記被験者の関節位置を表す第1関節位置情報に基づいて、前記第1測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第2距離画像に基づいて得られる前記被験者の関節位置を表す第2関節位置情報に基づいて、前記第2測定項目に係る可動範囲を算出する、付記1に記載の可動範囲測定装置。
(付記10)
測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目を測定するときに、XY平面に対して第1方向に視たときの前記測定対象物の第1距離画像であって、前記第1方向が、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第1距離画像を取得し、
前記取得した第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって、前記第1測定項目とは異なる第2測定項目を測定するときに、XY平面に対して第2方向に視たときの前記測定対象物の第2距離画像であって、前記第2方向が、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第2距離画像を取得し、
前記取得した第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を測定することを含む、可動範囲測定方法。
(付記11)
測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目を測定するときに、XY平面に対して第1方向に視たときの前記測定対象物の第1距離画像であって、前記第1方向が、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第1距離画像を取得し、
前記取得した第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって、前記第1測定項目とは異なる第2測定項目を測定するときに、XY平面に対して第2方向に視たときの前記測定対象物の第2距離画像であって、前記第2方向が、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第2距離画像を取得し、
前記取得した第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を測定する、
処理をコンピューターに実行させる可動範囲測定プログラム。
21 第1距離画像センサ
22 第2距離画像センサ
24 距離画像センサ
100,100A 処理装置
Claims (9)
- XY平面に対して第1方向から測定対象物の第1距離画像と、XY平面に対して前記第1方向とは異なる第2方向から前記測定対象物の第2距離画像とを取得するセンサであって、前記第1方向は、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定され、前記第2方向は、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって前記第1測定項目とは異なる第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定されるセンサと、
前記第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を算出し、前記第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を算出する処理装置とを含む、可動範囲測定装置。 - 前記センサは、前記第1距離画像を取得する第1センサと、前記第1センサとは異なる第2センサであって前記第2距離画像を取得する第2センサとを含み、
前記処理装置は、前記第1測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第2測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記第1センサと前記第2センサとを切り替えて用いる、請求項1に記載の可動範囲測定装置。 - 前記センサは、前記第1距離画像を取得する第1位置と、前記第2距離画像を取得する第2位置との間で移動可能であり、
前記処理装置は、前記第1測定項目に係る可動範囲を測定するときと、前記第2測定項目に係る可動範囲を測定するときとで、前記センサの位置を前記第1位置と前記第2位置の間で切り替える、請求項1に記載の可動範囲測定装置。 - 前記測定対象物は、被験者の人体であり、
前記第1方向は、XY平面上で仰向け状態の前記被験者を基準としたとき右上方から前記被験者に向かう方向であり、前記第2方向は、左上方から前記被験者に向かう方向であり、
第1測定項目は、右股関節の外転/内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の右足の股関節を中心として右足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、左股関節の外旋/内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の左足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか1つであり、
第2測定項目は、左股関節の外転/内転時の可動範囲であって、まっすぐ伸ばした状態の左足の股関節を中心として左足を左右方向に動かすときの可動範囲、及び、右股関節の外旋/内旋時の可動範囲であって、膝を曲げた状態の右足の膝を中心とした膝から先を左右方向に動かすときの可動範囲、のうちの少なくともいずれか1つである、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の可動範囲測定装置。 - 前記第1測定項目は、右股関節の外転/内転時の可動範囲であり、
前記第2測定項目は、左股関節の外転/内転時の可動範囲であり、
前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれは、XY平面に対してなす角度θ1が以下の関係を満たし、
0<θ1≦tan−1m
- 前記第1測定項目は、左股関節の外旋/内旋時の可動範囲であり、
前記第2測定項目は、右股関節の外旋/内旋時の可動範囲であり、
前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれは、XY平面に対してなす角度θ2が以下の関係を満たし、
0<θ2≦tan−1m
- 前記処理装置は、前記被験者の関節位置情報と、前記第1距離画像又は前記第2距離画像とに基づいて、h、d及びrを算出する、請求項5又は6に記載の可動範囲測定装置。
- 測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目を測定するときに、XY平面に対して第1方向に視たときの前記測定対象物の第1距離画像であって、前記第1方向が、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第1距離画像を取得し、
前記取得した第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって、前記第1測定項目とは異なる第2測定項目を測定するときに、XY平面に対して第2方向に視たときの前記測定対象物の第2距離画像であって、前記第2方向が、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第2距離画像を取得し、
前記取得した第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を測定することを含む、可動範囲測定方法。 - 測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第1測定項目を測定するときに、XY平面に対して第1方向に視たときの前記測定対象物の第1距離画像であって、前記第1方向が、前記第1方向に前記測定対象物を視たときに前記第1測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第1距離画像を取得し、
前記取得した第1距離画像に基づいて前記第1測定項目に係る可動範囲を測定し、
前記測定対象物の関節のXY平面内の可動範囲に関する第2測定項目であって、前記第1測定項目とは異なる第2測定項目を測定するときに、XY平面に対して第2方向に視たときの前記測定対象物の第2距離画像であって、前記第2方向が、前記第2方向に前記測定対象物を視たときに前記第2測定項目に係る可動範囲の全体にわたって前記測定対象物の可動部位が前記測定対象物の他の部位に重ならないように設定された第2距離画像を取得し、
前記取得した第2距離画像に基づいて前記第2測定項目に係る可動範囲を測定する、
処理をコンピューターに実行させる可動範囲測定プログラム。
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