JP2020006188A - 形状合致センサシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「Motion Sensor and Analysis」という名称の2013年6月3日出願の米国仮特許出願第61/830,604号明細書、および「Throw Monitoring and Analysis」という名称の2014年5月23日出願の米国仮特許出願第62/002,773号明細書の優先権を主張するものであり、これらの特許出願それぞれの全体を参照により本明細書に援用する。
一例では、個人の上記部分は、頭部、脚、胸部、腹部、肩、胴体、腿、または腕でよい。
少なくとも1つのセンサ構成要素は、加速度計またはジャイロスコープでよい。
一例では、分析器は、個人のパフォーマンスの示度が事前設定パフォーマンス閾値未満である場合に、個人が低下した身体活動を行っている期間であると判断する。
第1の形状合致センサデバイスは、さらに、可撓性および/または伸縮性の基板を含むことができ、少なくとも1つのセンサ構成要素は、可撓性および/または伸縮性の基板の上に配設され、少なくとも1つのセンサ構成要素は、少なくとも1つの伸縮性相互接続部に結合される。可撓性および/または伸縮性の基板は、布地、エラストマー、紙、または一片の機器を含むことができる。少なくとも1つの伸縮性相互接続部は、導電性でも非導電性でもよい。
一例では、通信モジュールは、Bluetooth(登録商標)技術、Wi−Fi、Wi−Max、IEEE802.11技術、高周波(RF)通信、赤外データ通信協会(IrDA)適合プロトコル、または共有ワイヤレスアクセスプロトコル(SWAP)に基づく通信プロトコルを実装するように構成することができる。
別の態様では、形状合致センサデバイスを使用して個人のパフォーマンスを査定するための例示的なシステムが開示される。例示的なシステムは、第1の形状合致センサデバイスおよび第2の形状合致センサデバイスの少なくとも一方の測定値を示すデータを受信するためのデータ受信機を含むことができ、第1のおよび形状合致センサデバイスがそれぞれ、個人のそれぞれの部分に配設され、かつ実質的に形状合致である。第1および第2の形状合致センサデバイスはそれぞれ、少なくとも1つの測定値を取得するために少なくとも1つのセンサ構成要素を含むことができる。少なくとも1つの測定値は、(a)個人の上記部分の近位での加速度を表す加速度データ、および(b)個人に加えられる力を表す力データの少なくとも一方の測定値でよい。少なくとも1つの測定値を示すデータは、それぞれの形状合致センサデバイスと個人のそれぞれの部分との間の形状合致接触の度合いを示すデータを含む。また、例示的なシステムは、第1の形状合致センサデバイスおよび第2の形状合致センサデバイスのそれぞれからの少なくとも1つの測定値に基づいて、(i)付与エネルギー、および(ii)頭部傷害基準(HIC)の少なくとも一方を示すパラメータを定量化するための分析器も含む。第1の形状合致センサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータと、第2の形状合致センサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータとの比較は、個人のパフォーマンスの示度を提供する。
一例では、個人は、第1の形状合致センサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータが第2の形状合致センサデバイスからの少なくとも1つの測定値に基づいて決定されたパラメータとは異なる場合に、パフォーマンスの低下を示すものと分類することができる。
例示的なシステムのデータ受信機は、さらに、近距離通信(NFC)対応構成要素を含むことがある。
一例では、少なくとも1つのセンサ構成要素は、さらに、個人に関する生理学的データの少なくとも1つの測定値を取得する。
例示的なシステムは、さらに、通信モジュールに結合された記憶デバイスを備えることができ、記憶デバイスは、個人のパフォーマンスの示度が付与エネルギーの所定の閾値を超える回数のカウントを示すデータを記憶するように構成される。
送信モジュールはワイヤレス送信モジュールでよい。
少なくとも1つのセンサ構成要素は、加速度計またはジャイロスコープでよい。
第1の形状合致センサデバイスは、さらに、少なくとも1つの測定値および/または個人のパフォーマンスの示度を示すデータを送信するために少なくとも1つの通信インターフェースを含むことができる。
一例では、第1の形状合致センサデバイスは、さらに、可撓性および/または伸縮性の基板を含むことができ、少なくとも1つのセンサ構成要素は、可撓性および/または伸縮性の基板の上に配設され、少なくとも1つのセンサ構成要素は、少なくとも1つの伸縮性相互接続部に結合される。
少なくとも1つの伸縮性相互接続部は、導電性でも非導電性でもよい。
個人の一部分に取り付けられた形状合致センサデバイスを使用して個人のパフォーマンスを定量化するための例示的なシステム、方法、および装置を述べる。形状合致センサデバイスは、形状合致接触の度合いに従って個人の上記部分に実質的に形状合致するように構成される。例示的なシステムは、処理装置実行可能命令を記憶するための少なくとも1つのメモリと、少なくとも1つのメモリにアクセスし、および処理装置実行可能命令を実行するための処理ユニットとを含む。処理装置実行可能命令は、形状合致センサデバイスのセンサ構成要素の測定値を示すデータを受信するための通信モジュールを含む。センサ構成要素は、個人の上記部分の近位での加速度を表す加速度データ、および/または個人に加えられる力を表す力データを測定するように構成することができる。測定データは、形状合致接触の度合いを示すデータを含む。また、処理装置実行可能命令は分析器も含み、センサ構成要素測定値と、形状合致接触の度合いを示すデータとに少なくとも一部基づいて、(i)付与エネルギー、および(ii)頭部傷害基準(HIC)の少なくとも一方を示すパラメータを定量化する。パラメータと事前設定パフォーマンス閾値との比較が、個人のパフォーマンスの示度を提供する。
ブロック301で、処理ユニットは、個人の一部分に結合された形状合致センサデバイスのセンサ構成要素の少なくとも1つの測定値を示すデータを受信する。一例では、少なくとも1つの測定値は、個人の上記部分の近位での加速度を表す加速度データ、および/または個人に加えられる力を表す力データでよい。
ブロック304で、デバイスは、個人のパフォーマンスの示度の示度を表示、送信、および/または記憶する。図3に示されるように、ブロック304a、304b、および304cはそれぞれ単独で、または任意の組合せで行うことができる。一例では、インジケータ203を使用して、個人のパフォーマンスの示度をユーザまたは外部モニタに表示することができる。例えば、デバイスは、時間にわたるパフォーマンスデータのグラフをユーザに表示するディスプレイを含むことがある。別の例では、送信機106を使用して、個人のパフォーマンスを示すデータを無線または有線で送信することができる。そのような例では、データをデバイスからダウンロードし、(例えばコンピュータアプリケーションによって)処理装置実行可能命令を実施することによって分析することができる。さらに別の例では、個人のパフォーマンスの示度は、デバイスにローカルに、または限定はしないがラップトップのハードドライブなど別のデバイスに記憶することができる。
非限定的な例では、個人のパフォーマンスの示度を提供するための本明細書で述べるシステム、方法、および装置を、測定データを提供する形状合致センサデバイスと一体化することができる。この例では、形状合致センサデバイスは、ワイヤレスで、またはインジケータを使用して分析器と通信することができる。インジケータの非限定的な例は、LEDまたは任意の他の通信手段を含む。
本明細書で述べる例の任意のものにおいて、(限定はしないが、電気相互接続部および/または電気接点の材料などの)導電性材料は、限定はしないが、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の導電性材料でよい。一例では、コーティングの金属または金属合金は、限定はしないが、アルミニウム、ステンレス鋼、または遷移金属、および任意の適用可能な金属合金(炭素を含有する合金を含む)を含むことができる。遷移金属の非限定的な例は、銅、銀、金、白金、亜鉛、ニッケル、チタン、クロム、もしくはパラジウム、またはそれらの任意の組合せを含む。他の非限定的な例では、適切な導電性材料は、半導体ベースの導電性材料を含むことがあり、これは、シリコンベースの導電性材料、酸化インジウムスズもしくは他の透明導電性酸化物、またはIII−IV族導体(GaAsを含む)を含む。半導体ベースの導電性材料は、ドープされることもある。
別の例では、同様の分析を行って、胴体および/または腕の様々な部分への形状合致センサデバイスの配置によって、物体(限定はしないが、ゴルフクラブ、ホッケーのスティック、または野球のバットなど)をスイングするための運動連鎖を決定することができる。
例えば、パッチを、右ふくらはぎを負傷しているアスリートの左右のふくらはぎに貼着することができる。左ふくらはぎのパッチから収集されたデータをベースラインとして使用することができ、相対尺度として、正常でない動きをする右ふくらはぎにあるパッチから収集されるデータと比較することができる。
ときとして、運動競技活動または他の業務中に、個人が怪我に気付かない場合がある。本明細書で述べる原理による例示的なシステム、方法、および装置は、運動および挙動を独立して査定するためのプラットフォームを提供する。
本明細書で述べる原理による例示的なシステム、方法、および装置は、身体運動を見るための大きな嵩張るデバイスよりも良い性能を提供する。より嵩張るシステムの幾つかは、歩調および身体運動分析のために使用される外部(ビデオキャプチャ)デバイスであり得る。
例示的実装形態では、システムは、スカウティング活動中に複数のアスレテイックのパフォーマンスを評価する助けとなるように構成することができる。評価は、筋力、速度、器用さ、機敏さ、などに関する個人からの実際のデータに基づく。本明細書で述べる例示的なシステム、方法、および装置を使用して、実世界のパフォーマンスデータを捕捉するために形状合致センサデバイスを配備することができる。
例示的実装形態では、システムは、EMGおよび加速度計データのセンサメッシュ化用に構成することができる。
本明細書で述べる全ての例において、(可能であれば)関連する個人の承諾を得て、データが収集されて分析される。
例示的実施形態では、本明細書で述べるシステム、方法、および装置は、日常的な活動中に装着することができる。データ分析は、形状合致センサデバイスが装着されている間に任意の時点でリアルタイムで行うことができ、または形状合致センサデバイスが取り外された後にデータを後で分析することもできる。データを集約して分析することができる。
1.センサ測定出力の精度および再現性は、以下のことに基づいて決定することができる。
b.筋肉運動−筋肉運動ON/OFF、およびON−ON時間
2.各センサに関する最適な配置を、最大の信号検出のために決定することができる。
(2)高精度で高信頼性の測定を可能にするように例示的な形状合致センサシステムおよび形状合致電極を配置することができる身体上での少なくとも1つの配置があり得る。
*形状合致センサシステムが対象者の一部分に取り付けられた状態で、標準の基準測定を行うことができる。各状態は、再現性データを生成するために繰り返すことができる。
○例示的な形状合致センサシステムを装着した状態で、標準的な基準(3軸加速度計および/またはEMG)に関して対象者を測定することができる。例示的な形状合致センサシステムは、(例えば図17A〜図17Bに示されるように)内手首、ふくらはぎ、前左肩、後左肩、耳の下の左首、および前腕を含む選択された身体配置位置に配置することができる。対象者は、活動/動作(例えば、着座、歩行、手の動作、運動競技活動、物理療法での動作、または以下に論じる任意の他の動作)のシーケンスを行っている間に、ある期間にわたって測定されることがある。
図24Aおよび24Bは、通常の活動(仕事またはスポーツのプレーなど)への復帰のためのユーザの準備性を判断するパフォーマンス尺度に関する例示的な形状合致センサシステムの使用の一例を示す。例えば、筋肉活動および運動の尺度を分析して、仕事への復帰、プレーへの復帰、または他の怪我後の復帰に関する準備性のインジケータを提供することができる。一例では、リハビリテーション全体にわたる比較点として利用するために、(例えば活性化、加速度、および/または活動範囲の尺度から)ユーザ運動および筋肉活動に関するベースラインを決定することが可能である。この非限定的な例では、形状合致センサシステムは、上腕の一部分に配設することができる。図24Aの例は、怪我後の対象者の筋肉活動の査定の例示的な表示を示す。表示は、リアルタイムで、要求に応じて、または様々な時間間隔で提供することができる。動作の質は、望ましい(理想的な)値(例えば100%に設定される)のパーセンテージとして査定することができる。伸筋と屈筋の比を視覚化する特定の筋肉群のカラーコード化画像を表示するようにディスプレイを構成することができる。図24Aの例では、対象者の動作を分析して、行われている動作が労力のバランスを有するか、および健康な範囲内にあるかどうかを判断することができる。そのような分析を使用して、将来の怪我を減少または防止し、回復を速めることができる。図24Bは、一連の4回の反復の例示的な表示を示し、ここで、測定の分析は、パフォーマンスの低下を示す。パフォーマンス低下の示度を使用して、持久力の欠如を示すことができる。例えば、表示は、数回の反復後に伸筋が補償していることの示度を提供し、それによりパフォーマンスの低下を示す。
[付記1]
個人のパフォーマンスを監視するための形状合致センサシステムであって、前記形状合致センサシステムは、
個人の第1の部分の表面に取り付けられる第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスであって、(a)前記個人の前記第1の部分の運動、または(b)前記個人の前記第1の部分の生理学的状態を示すデータを生成するように構成された少なくとも1つのセンサ構成要素を含む、第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスと、
少なくとも1つのメモリと、
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスから生成されたデータを受信し、前記生成されたデータを前記少なくとも1つのメモリに記憶するように構成された通信モジュールと、
前記生成されたセンサデータに基づいて、前記個人の第2の部分の運動の範囲を示すパフォーマンスパラメータを決定するように構成された処理ユニットと、
を含み、
前記処理ユニットは、前記パフォーマンスパラメータと事前設定パフォーマンス閾値とを比較して前記個人の前記パフォーマンスの示度を提供するようにさらに構成されており、前記事前設定パフォーマンス閾値は運動のベースライン範囲を示すものである、形状合致センサシステム。
前記少なくとも1つのセンサ構成要素が、加速度計またはジャイロスコープまたはそれら両方を含む付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記少なくとも1つのセンサ構成要素によって生成されたデータが、筋肉活性化測定、心拍数測定、電気的活動測定、温度測定、発汗レベル測定、神経活動測定、コンダクタンス測定、環境測定、圧力測定、またはそれらの任意の組み合わせを示す付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスが、さらに、前記少なくとも1つのセンサ構成要素によって生成されたデータを前記通信モジュールに送信するために、少なくとも1つの通信インターフェースを含む付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記事前設定パフォーマンス閾値が、前記個人の以前のパフォーマンスを示すデータまたは複数の異なる個人の以前のパフォーマンスを示すデータまたはそれら両データを使用して決定される付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスが、さらに、可撓性基板を備え、前記少なくとも1つのセンサ構成要素が、前記可撓性基板の上または内部に配設され、前記少なくとも1つのセンサ構成要素が、少なくとも1つの導電性伸縮性相互接続部に結合される付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスが取り付けられる前記個人の第1の部分は、前記個人の筋肉に隣接し、前記少なくとも1つのセンサ構成要素は、前記筋肉の繰り返される活動または運動またはそれらの両方についての複数の測定値を取得する、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記少なくとも1つのセンサ構成要素は、前記個人の筋肉の筋電計測法(EMG)測定を行う、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスは、更に、神経伝導検査(NCS)測定を実施するための記録および刺激電極を備える、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記個人の前記第2の部分は、前記個人の前記第1の部分とは異なる、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記個人の前記第2の部分は、前記個人の膝である、付記10に記載の形状合致センサシステム。
前記事前設定パフォーマンス閾値は、前記個人の前記第2の部分の運動のベースライン範囲を示す、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記事前設定パフォーマンス閾値は、前記個人の第3の部分の運動のベースライン範囲を示し、前記個人の前記第3の部分は、前記個人の前記第1の部分および前記個人の前記第2の部分とは異なる、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記個人の前記第2の部分は同個人の第1の膝であり、前記個人の前記第3の部分は同個人の第2の膝である、付記13に記載の形状合致センサシステム。
付記1に記載の形状合致センサシステムは、前記個人の第3の部分の表面に取り付けられる第2の形状合致センサデバイスをさらに含み、前記第2の形状合致センサデバイスは、前記個人の前記第3の部分の運動を示すデータを生成するように構成されている、付記1に記載の形状合致センサシステム。
前記処理ユニットは、前記個人の前記第1の部分の運動を示すデータおよび前記個人の前記第3の部分の運動を示すデータの比較に基づいてパフォーマンスパラメータを生成するように構成されている、付記15に記載の形状合致センサシステム。
前記個人の前記第1の部分は屈筋であり、前記個人の前記第3の部分は伸筋である、付記15に記載の形状合致センサシステム。
Claims (18)
- 個人のパフォーマンスを監視するためのシステムであって、前記システムは、
個人の第1の部分の表面に取り付けられる第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスであって、(a)前記個人の前記第1の部分の運動、または(b)前記個人の前記第1の部分の生理学的状態を示すデータを生成するように構成された少なくとも1つのセンサ構成要素を含む、第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスと、
少なくとも1つのメモリと、
前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスから生成されたデータを受信し、前記生成されたデータを前記少なくとも1つのメモリに記憶するように構成された通信モジュールと、
前記生成されたセンサデータに基づいて、前記個人の第1の関節の運動の範囲を示すパフォーマンスパラメータを決定するように構成された処理ユニットと、
を含み、
前記処理ユニットは、前記パフォーマンスパラメータと事前設定パフォーマンス閾値とを比較して前記個人の前記パフォーマンスの示度を提供するようにさらに構成されており、前記事前設定パフォーマンス閾値は、前記個人の前記第1の関節または前記個人の第2の関節の運動の以前に記録されたベースライン範囲を示すものである、システム。 - 前記個人のパフォーマンスの示度は、(i)前記個人の第1の関節の運動の範囲および(ii)前記個人の前記第1の関節または第2の関節の運動の以前に記録されたベースライン範囲の関数として生成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記ユーザのパフォーマンスの示度は、(i)前記ユーザの前記第1の関節の運動の範囲および(ii)前記個人の前記第1の関節または前記第2の関節の運動の以前に記録されたベースライン範囲の関数として生成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記個人の前記第1の関節は第1の膝関節であり、前記個人の前記第2の関節は前記個人の第2の膝関節である、請求項1に記載のシステム。
- 前記パフォーマンスパラメータは、前記ユーザの前記第1の部分によって生成される電気的活動の量を含み、前記事前設定パフォーマンス閾値は前記ユーザの第1の部分によって生成される電気的活動の以前に記録されたベースライン量を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記ユーザのパフォーマンスの示度は、(i)前記ユーザの前記第1の部分によって生成される電気的活動の量および(ii)前記ユーザの前記第1の部分または前記ユーザの第2の部分によって生成される電気的活動の以前に記録されたベースライン量の関数として生成される、請求項5に記載のシステム。
- 前記ユーザの前記第1の部分によって生成される電気的活動の量は、前記ユーザの前記第1の部分の活動電位の大きさを時間の関数として含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのセンサ構成要素が、加速度計またはジャイロスコープまたはそれら両方を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記個人の前記第1の部分の運動を示すデータは、前記ユーザの前記第1の部分の加速度、前記ユーザの前記第1の部分の速度、前記ユーザの前記第1の部分の向き、前記ユーザの前記第1の部分の傾斜角、またはそれらの任意の組み合わせを示す、請求項1に記載のシステム。
- 前記事前設定パフォーマンス閾値が、前記個人の以前のパフォーマンスを示すデータまたは複数の異なる個人の以前のパフォーマンスを示すデータまたはそれら両データを使用して決定される請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の可撓性かつ伸縮性の形状合致センサデバイスが取り付けられる前記個人の第1の部分は、前記個人の筋肉に隣接し、前記少なくとも1つのセンサ構成要素は、前記筋肉の繰り返される活動または運動またはそれらの両方についての複数の測定値を取得する、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのセンサ構成要素は、前記個人の筋肉の筋電計測法(EMG)測定を行う、請求項1に記載のシステム。
- 請求項1に記載のシステムは、前記個人の第2の部分の表面に取り付けられる第2の可撓性の形状合致センサデバイスをさらに含み、前記第2の形状合致センサデバイスは、前記個人の前記第2の部分の運動、または(ii)前記個人の前記第2の部分の生理学的状態を示すデータを生成するように構成されている、システム。
- 前記処理ユニットは、前記個人の前記第1の部分の運動を示すデータおよび前記個人の前記第2の部分の運動を示すデータの比較に基づいてパフォーマンスパラメータを生成するように構成されている、請求項13に記載のシステム。
- 前記個人の前記第1の部分の前記生理学的状態および前記個人の前記第2の部分の運動は、前記個人の第1の部分および前記個人の第2の部分によって生成される電気的活動の量を含み、前記パフォーマンスパラメータは、前記個人の第1の部分および前記個人の第2の部分によって生成される電気的活動の比較に基づいて生成される、請求項13に記載のシステム。
- 前記個人の前記第1の部分は第1の筋肉であり、かつ前記ユーザの前記第2の部分は第2の筋肉である、請求項13に記載のシステム。
- 前記第1の筋肉は屈筋であり、前記2の筋肉は伸筋である、請求項16に記載のシステム。
- 前記ユーザの前記第1の部分は、負傷した身体の部分であり、前記ユーザの前記第2の部分は負傷していない身体の部分であり、前記ユーザのパフォーマンスの示度は、前記ユーザの負傷した身体の部分の回復の測定値である、請求項13に記載のシステム。
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