JP2019535334A - 歩行プロファイラシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2016年1月25日に出願された米国仮特許出願第62/286,902号の利益を主張する。
・ユーザの靴のソールに圧力センサを設置しなければならないか、またはすべての靴にフィットするようにソールを作成しなければならない
・圧力センサの精度は、複数の圧力センサが使用されていない限り、ユーザの特定の立脚(地面に接触したときに足のどの部分が押されるかに依存する)に影響を受ける
・圧力センサは短時間使用すると脆く破損する可能性がある
ユーザの右足に関連する第1の検知システムであって、
第1の慣性センサと、
第1の検知システムをユーザの右足に固定するように構成された第1の固定機構と、
右脛、大腿部、および胴体の空間方向を観察する外部センサの第1のセットと、を含む第1の検知システムと、
ユーザの左足に関連する第2の検知システムであって、
第2の慣性センサと、
第2の検知システムをユーザの左足に固定するように構成された第2の固定機構と、
左脛、大腿部、および胴体の空間方向を観察する外部センサの第2のセットと、を含む第2の検知システムと、
前記第1および第2の慣性センサならびに外部センサの前記第1および第2のセットと通信する少なくとも1つのプロセッサであって、少なくとも1つのプロセッサが命令を備える関連メモリを有し、命令がプロセッサ上で実行されると、以下のステップ、すなわち、
第1および第2の慣性センサからユーザに関する生体力学情報を受信するステップと、
外部センサの第1および第2のセットから生体力学情報を受信するステップと、
第1の慣性センサおよび外部センサの第1のセットからの生体力学情報を使用して、ユーザの右足についての移動関連情報を生成するステップと、
第2の慣性センサおよび外部センサの第2のセットからの生体力学情報を使用して、ユーザの左足についての移動関連情報を生成するステップと、
右足および左足の歩行関連情報をマージしてユーザの移動状態(例えば、立脚状態または遊脚状態)を算出するステップと、
ユーザの移動状態を用いてユーザの歩行プロファイルを生成するステップと、を実行する少なくとも1つのプロセッサとを備える。
右足および左足の移動関連情報を用いてユーザの右足および左足のそれぞれの静止状態を判定するサブステップと、
右足および左足の移動関連情報を用いてユーザの右足および左足のそれぞれの動的状態を判定するサブステップと、
ユーザの右足および左足のそれぞれの静的状態および動的状態を使用してユーザの移動状態を判定するサブステップと
を備える。
第1および第2の慣性センサからのユーザに関する生体力学情報ならびに外部センサの第1および第2のセットからの生体力学情報の少なくとも1つを用いて二次歩行情報を計算するサブステップと、
ユーザの移動状態に基づいて歩行プロファイルを計算するサブステップであって、移動状態が、関連するモデル歩行プロファイルを有するサブステップと、
二次歩行情報に基づいて歩行プロファイルを最適化するサブステップと
を含む。
Claims (13)
- ユーザの歩行プロファイルを判定するための歩行プロファイラシステムであって、
前記ユーザの右足と関連付けられる第1の検知システムであって、
第1の慣性センサと、
前記ユーザの前記右足に前記第1の検知システムを固定するよう構成される第1の固定機構と、
右脛、大腿部、および胴体の空間方向を観測する外部センサの第1のセットと、
を含む第1の検知システムと、
前記ユーザの左足と関連付けられる第2の検知システムであって、
第2の慣性センサと、
前記ユーザの前記左足に前記第2の検知システムを固定するよう構成される第2の固定機構と、
左脛、大腿部、および胴体の空間方向を観測する外部センサの第2のセットと、
を含む第2の検知システムと、
前記第1および第2の慣性センサならびに外部センサの前記第1および第2のセットと通信する少なくとも1つのプロセッサであって、前記少なくとも1つのプロセッサが命令を備える関連メモリを有し、前記命令が前記プロセッサ上で実行されると、以下のステップ、すなわち、
前記第1および第2の慣性センサから前記ユーザに関する生体力学情報を受信するステップと、
外部センサの前記第1および第2のセットから生体力学情報を受信するステップと、
前記第1の慣性センサおよび外部センサの前記第1のセットからの前記生体力学情報を使用して前記ユーザの前記右足についての移動関連情報を生成するステップと、
前記第2の慣性センサおよび外部センサの前記第2のセットからの前記生体力学情報を使用して前記ユーザの前記左足についての移動関連情報を生成するステップと、
前記右足および前記左足の前記移動関連情報をマージすることによって前記ユーザの移動状態を計算するステップと、
前記ユーザの前記移動状態を使用して前記ユーザの前記歩行プロファイルを生成するステップと、
を含む、少なくとも1つのプロセッサと、
を備える、歩行プロファイラシステム。 - 外部センサの前記第1および第2のセットは、左右の脚−膝または大腿部−臀部構造にそれぞれ配置されるように構成される一対の慣性センサと、前記ユーザの前記左右の膝および大腿部の角度位置を示す情報を提供する複数のセンサとを含む、請求項1に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記左右の脚−膝または大腿部−臀部構造の前記慣性センサおよび前記左右の膝の前記角度位置を示す情報を提供する前記複数のセンサが、前記ユーザが着用する外骨格または装具装置によって提供される、請求項2に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記慣性センサによって提供される前記生体力学情報が、加速度を含み、前記ユーザの前記右足および前記左足についての移動関連情報を生成する前記ステップが、前記グローバル座標系で表される前記加速度を積分して速度を計算するステップを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記右足および前記左足についての歩行関連情報を生成する前記ステップが、前記速度を積分して位置を算出するステップを含む、請求項4に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記右足および左足の移動関連情報をマージする前記ステップが、前記速度および前記位置をマージするステップを含む、請求項5に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記歩行プロファイルを生成する前記ステップが、前記右足および前記左足の前記移動関連情報をさらに使用する、請求項1から6のいずれかに記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記右足および前記左足の前記移動関連情報をマージする前記ステップが、センサ融合アルゴリズムを使用して実行される、請求項1から7のいずれか一項に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記センサ融合アルゴリズムは、以下のサブステップ、すなわち、
前記右足および前記左足の前記移動関連情報を使用して前記ユーザの前記右足および前記左足のそれぞれの静的状態を判定するサブステップと、
前記右足および前記左足の前記移動関連情報を使用して前記ユーザの前記右足および前記左足のそれぞれの動的状態を判定するサブステップと、
前記ユーザの前記右足および前記左足のそれぞれの前記静的状態および前記動的状態を使用して前記ユーザの前記移動状態を判定するサブステップと、
を備える、請求項8に記載の歩行プロファイラシステム。 - 前記ユーザの前記歩行状態を判定する前記サブステップが、前記ユーザの前記右足および前記左足についての前記移動関連情報をさらに使用する、請求項9に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記歩行プロファイルを生成する前記ステップが、以下のサブステップ、すなわち、
前記第1および第2の慣性センサからの前記ユーザに関する前記生体力学情報および外部センサの前記第1および第2のセットからの前記生体力学情報の少なくとも一方を使用して二次歩行情報を計算するサブステップと、
前記ユーザの前記移動状態に基づいて歩行プロファイルを計算するサブステップであって、前記移動状態が、関連するモデル歩行プロファイルを有する、サブステップと、
前記二次歩行情報に基づいて前記歩行プロファイルを最適化するサブステップと
を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の歩行プロファイラシステム。 - 前記二次歩行情報が、ユーザ活動、勾配、および歩調のうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載の歩行プロファイラシステム。
- 前記ユーザの前記移動状態が、立脚状態および遊脚状態のうちの一つである、請求項1から12のいずれか一項に記載の歩行プロファイラシステム。
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