JP2022520219A - 足装着型ウェアラブルデバイスおよびその動作方法 - Google Patents

Abstract

足装着型ウェアラブルデバイスが開示される。デバイスは、使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサを含むトーリングを含む。トーリングはまた、複数のセンサから取得された感知されたモーションデータ５を処理して、使用者に関連するモーション情報を判定するように構成されたモーション情報処理サブシステムを含むマイクロコントローラを含む。デバイスはまた、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信するように構成される、モーション情報分析サブシステムを含む。モーション情報分析サブシステムはまた、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出１０するように構成され、それにおいて少なくとも１つの機能は、ジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。【選択図】図１

Description

最早の優先日：
本国際出願は、２０１９年２月８日に出願された「ＳＭＡＲＴ ＴＯＥ－ＲＩＮＧＳ ＦＯＲ ＣＡＰＴＵＲＩＮＧ ＭＯＶＥＭＥＮＴＳ ＡＮＤ ＧＥＳＴＵＲＥＳ」と題する特許出願第２０１９１１００５１３２号を有する、インドで出願された仮特許出願の優先権を主張する。

本開示の実施形態は、コンパクトで快適なウェアラブル電子デバイスに関し、より詳細には、足装着型ウェアラブルデバイスおよびその動作方法に関する。

ウェアラブルデバイスまたはウェアラブルは、衣服に組み込まれるか、またはインプラントまたは付属品として個人の身体に装着される電子デバイスである。ウェアラブルデバイスは、リアルタイムで情報を追跡するために使用されている。ウェアラブルデバイスは、日々の活動のスナップショットを撮影し、それらをモバイルデバイスまたはコンピュータと同期させるモーションセンサを有する。現在市場で入手可能なウェアラブルデバイスは、スマートウォッチ、フィットネストラッカ、ヘッドマウントディスプレイ、足装着型ウェアラブルデバイスなどを含む１つまたは複数のタイプのものである。１つ以上のウェアラブル電子デバイスのうちの足装着型ウェアラブルデバイスは、屋内ナビゲーションまたはジェスチャのキャプチャまたは歩行の分析のために、人間の動き、歩行およびジェスチャに関連する正確なモーション情報を捉えるために使用され、インソールの形態であるか、または外部に取り付け可能な簡素なデバイスである。使用者の足の動きを追跡するのに役立つ様々なタイプの足装着型ウェアラブルデバイスが利用可能である。

従来、市販されている足装着型ウェアラブルデバイスは使用者により足に装着されているか、またはそのようなデバイスは使用者の靴に据え付けられている。しかし、このようなデバイスは、足の動きを阻害し、使用者にとって使い勝手が悪くなることがある。また、そのような従来の足装着型ウェアラブルデバイスは耐久性が低く、デバイスの性能は装着の質に依存する。さらに、足が動く間の足装着型ウェアラブルデバイスの１つまたは複数のセンサの揺れまたは摺動は、モーションデータの不適切なキャプチャによる能力低下をもたらし、精度が損なわれる。

したがって、上述の問題に対処するために、改良された足装着型ウェアラブルデバイスおよびそれを動作させる方法が必要とされている。

本開示の実施形態によれば、足装着型ウェアラブルデバイスが開示される。足装着型ウェアラブルデバイスは、少なくとも１つのトーリングを含む。少なくとも１つのトーリングは、使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサを含む。少なくとも１つのトーリングはまた、複数のセンサに動作可能に結合されたマイクロコントローラを含む。マイクロコントローラは、複数のセンサから取得された感知されたモーションデータを処理して、使用者に関連するモーション情報を判定するように構成されたモーション情報処理サブシステムを含む。デバイスはまた、サーバでホストされ、マイクロコントローラに動作可能に結合されたモーション情報分析サブシステムを含む。モーション情報分析サブシステムは、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信するように構成される。モーション情報分析サブシステムはまた、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出するように構成され、それにおいて使用者に関連する少なくとも１つの機能は、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。

本開示の別の実施形態によれば、足装着型ウェアラブルデバイスの動作方法が開示される。方法は、少なくとも１つのトーリングの複数のセンサによって、使用者の足に関連するモーションデータを感知することを含む。方法はまた、マイクロコントローラのモーション情報処理サブシステムによって、使用者に関連するモーション情報を判定するために複数のセンサから取得された感知されたモーションデータを処理することを含む。方法はまた、サーバでホストされたモーション情報分析システムによって、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連付けられたモーション情報を受信することを含む。本方法はまた、モーション情報分析サブシステムによって、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出することを含み、それにおいて使用者に関連する少なくとも１つの機能は、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。

本開示の利点および特徴をさらに明確にするために、添付の図に示されている本開示の特定の実施形態を参照して、本開示のより詳細な説明を続ける。これらの図は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。本開示は、添付の図を用いてさらなる具体性および詳細を伴って記載および説明される。

本開示は、添付の図を用いて、さらなる具体性および詳細を伴って記載および説明される。

本開示の実施形態による、足装着型ウェアラブルデバイスのブロック図である。 本開示の実施形態による、チェーンによって接続されたトリプルトーリングの上面な概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、センサおよび１つまたは複数の構成要素を有するトーリングの上面の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスの一実施形態の概略的な表現を表す。 本開示の実施形態による、足装着型ウェアラブルデバイスの例示的な実施形態の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する屋外測位の解決策のプロセスを表すための実施形態の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する屋内測位の解決策のプロセスを表すための実施形態の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する使用者のための土地測量の実施形態の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用して身体的運動を追跡する実施形態の概略的な表現を示す。 本開示の実施形態によるコンピュータまたはサーバのブロック図である。 本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスの動作方法に含まれるステップを表すフローチャートである。

さらに、当業者は、図の要素が簡略化のために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていない場合があることを理解する。さらに、デバイスの構成に関して、デバイスの１つまたは複数の構成要素は、従来の記号によって図に表されていてもよく、図は、詳細で図を不明瞭にしないように、本開示の実施形態の理解に関連する特定の詳細のみを示すことがあり、それは本明細書の説明の恩恵を受ける当業者にとって容易に明らかとなるものである。

本開示の原理の理解を促進する目的で、図に示された実施形態をこれより参照し、それらを説明するために特定の文言を使用する。やはり、それによる本開示の範囲の限定が意図されていないことが理解されよう。図示のシステムにおけるそのような変更およびさらなる修正、ならびに当業者に通常想起されるような本開示の原理のそのようなさらなる応用は、本開示の範囲内にあると解釈されるべきである。

「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える、含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」という用語、またはそれらの任意の他の変形は、排他的にならずに含むことを網羅することを意図しており、その結果、ステップの列挙を含むプロセスまたは方法は、それらのステップのみを含むのではなく、明示的に列挙されていない、またはそのようなプロセスもしくは方法に固有の他のステップを含むことができる。同様に、「～を含む」が付属する１つまたは複数のデバイスまたはサブシステムまたは要素または構造または構成要素は、さらなる制約なしに、他のデバイス、サブシステム、要素、構造、構成要素、追加のデバイス、追加のサブシステム、追加の要素、追加の構造または追加の構成要素の存在を排除しない。本明細書全体を通して、「実施形態では」、「別の実施形態では」という語句および同様の文言が出現することは、すべて同じ実施形態を指し得るが、必ずしもそうとは限らない。

他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で提供されるシステム、方法、および例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。

以下の明細書および特許請求の範囲において、以下の意味を有すると定義されるいくつかの用語が言及される。単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈からそうでないことが明確に示されていない限り、複数の言及を含む。

本開示の実施形態は、足装着型ウェアラブルデバイスおよびその動作方法に関する。デバイスは、少なくとも１つのトーリングを含み、少なくとも１つのトーリングは、使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサを含む。少なくとも１つのトーリングはまた、複数のセンサに動作可能に結合されたマイクロコントローラを含む。マイクロコントローラは、複数のセンサから取得された感知されたモーションデータを処理して、使用者に関連するモーション情報を判定するように構成されたモーション情報処理サブシステムを含む。デバイスはまた、サーバでホストされ、マイクロコントローラに動作可能に結合されたモーション情報分析サブシステムを含む。モーション情報分析サブシステムは、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信するように構成される。モーション情報分析サブシステムはまた、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出するように構成され、使用者に関連する少なくとも１つの機能は、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。

図１は、本開示の実施形態による、足装着型ウェアラブルデバイス（１００）のブロック図である。足装着型ウェアラブルデバイスは、使用者がつま先に装着する少なくとも１つのトーリングを含む。本明細書で使用される場合、「足装着型ウェアラブルデバイス」という用語は、足の動きをいずれにも妨げることなく足またはつま先で使用者によって装着される、平坦なベースを有するウェアラブルデバイスとして定義される。一実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、使用者の好みに基づいて所定の直径の外側リングを含むことができる。そのような実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、使用者の利便性に基づいて複数の構成要素を収容するために、コンパクトなプラスチック材料または金属カプセルに取り付けられてもよい。一実施形態では、トーリングは、使用者のつま先を完全に取り囲むことができる。別の実施形態では、トーリングは、使用者の足指を取り囲むために交わらない可能性がある２つの開放端部を含むことができる。さらに別の実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、使用者のつま先の周りに巻き付けることができる可撓性のバンドエイド様構造を含むことができる。少なくとも１つのトーリング（１０５）は、チェーンの内側に埋め込まれた可撓性ワイヤによって接続された１つ以上のトーリングのセットを含んでもよい。

チェーンによって接続されたトーリングのセットのそのような一実施形態が図２に示されている。図２は、本開示の実施形態による、チェーンによって接続されたトリプルトーリングの上面の概略的な表現を示す。

使用者によって一緒に着用されるトーリング（１０５）（図１）のセットは、いかなる構成要素または機能性および柔軟性をも失うことなく、より小さくてより薄い寸法の設備を設ける。トーリングのセットの配置は、より多くのセンサおよび構成要素を追加するためのより多くの空間を構成し、したがってデバイスの能力および用途を増大させる。一実施形態では、少なくとも１つのトーリングの形状は、正方形、円形、ダイヤモンド形、円形、楕円形などを含むことができる。

少なくとも１つのトーリング（１０５）はまた、使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサ（１１０）を含む。一実施形態では、複数のセンサ（１１０）は、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、磁力計、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。少なくとも１つのトーリング（１０５）はまた、複数のセンサ（１１０）に動作可能に結合されたマイクロコントローラ（１２０）を含む。特定の実施形態では、デバイス（１００）は、複数の機能を実行するための少なくとも１つのトーリング（１０５）に動作のための電力を供給するためのバッテリ（１１２）をさらに含む。そのような実施形態では、バッテリは、充電ポート（１１３）を介して再充電されてもよい。通信ネットワークを確立するための、複数のセンサ（１１０）と、バッテリ（１１２）、充電ポート（１１３）、マイクロコントローラ（１２０）、および通信サブシステム（１３５）などの電子的構成要素とを備えた、少なくとも１つのトーリングの一実施形態を、図３に示す。図３は、本開示の実施形態による、センサおよび１つまたは複数の構成要素を有するトーリングの上面の概略的な表現を示す。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、複数のセンサを含むことができるコンパクトなプラスチックまたは金属カプセルを含むことができる。別の実施形態では、複数のセンサは、少なくとも１つのトーリングのハウジングの周囲に取り付けられてもよい。一実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、複数のセンサ（１１０）および１つまたは複数の構成要素を収容することができる。そのような実施形態では、少なくとも１つのトーリングは、繊維、炭素繊維、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）材料、ゴム、可撓性材料などから製造することができる。マイクロコントローラ（１２０）は、複数のセンサ（１１０）から取得された感知されたモーションデータを処理して、使用者に関連するモーション情報を判定するように構成されたモーション情報処理サブシステム（１３０）を含む。一実施形態では、複数のセンサ（１１０）から取得されたモーションデータは、使用者の足に関連する直線モーションデータ、使用者の足に関連する回転モーションデータ、またはそれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、複数のセンサ（１１０）から取得されたモーションデータは、足の位置、足の加速度、足の速度、足の向き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。いくつかの実施形態では、加速度計およびジャイロスコープを使用して、高周波数で加速度および角速度のデータをサンプリングすることによって、使用者の足の速い動きを捉えることができる。一実施形態では、足の向きは、磁力計および／またはジャイロスコープを使用して取得することができる。別の実施形態では、押圧センサを利用して、海面からの高さを取得することができる。

一実施形態では、モーション情報は、歩数、ステップサイズ、横断経路、ジェスチャ、足の動き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。また、モーション情報処理サブシステム（１３０）は、ノイズ除去技術を用いて、複数の使用者から取得された、感知されたモーションデータから、電子ノイズまたはエラーを除去する。そのような実施形態では、ノイズ除去技術は、ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）ベースの歩行者デッドレコニング（ＰＤＲ）技術を含むことができる。特定の実施形態では、モーション情報処理サブシステム（１３０）は、測位システムに基づいて使用者の位置精度をモニタリングし、測位システムは、屋内位置測位システム（ＩＰＳ）および／または屋外測位システムを含む。

複数のセンサ（１１０）から得られた位置は、屋外測位受信機から得られた測位と融合される。一実施形態では、屋外測位受信機は、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を含むことができる。このようなプロセスは、建造物が時々直接的なＧＰＳ衛星信号を妨げる都市環境において特に有用である。同様に、屋内測位およびナビゲーションを実現する１つの可能な方法は、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）技術またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術などの無線技術を含む１つまたは複数のビーコンシステムを展開することである。しかし、このような屋内位置測位システムには、不正確さもある。ここでもまた、Ｗｉ－Ｆｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの技術を複数のセンサに融合して、屋内ナビゲーションシステム（ＩＮＳ）の位置精度を向上させることができる。一実施形態では、測位システムから取得されたデータは、通信サブシステムを介して、使用者に関連付けられた電子機器のユーザインターフェースに送信される。別の実施形態では、測位システムから取得されたデータは、通信サブシステム（図１には示さず）を介してリモートサーバに送信される。そのような実施形態では、通信サブシステムは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）技術、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）ネットワーキング技術、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを介して、受信したモーション情報をリモートサーバに送信するために、１つまたは複数の使用者のデバイスとの無線通信ネットワーク（１３５）を確立するように構成される。

デバイス（１００）はまた、サーバでホストされ、マイクロコントローラ（１２０）に動作可能に結合されたモーション情報分析サブシステム（１４０）を含む。一実施形態では、モーション情報分析サブシステム（１４０）は、少なくとも１つのトーリング（１０５）に配置されてもよい。トーリング（１０５）に局所的に配置されたモーション情報分析サブシステム（１４０）を有するトーリングのそのような一実施形態を図４に示す。図４は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイス（１００）の一実施形態の概略的な表現を表す。別の実施形態では、モーション情報分析サブシステム（１４０）は、クラウドサーバなどのリモートサーバでホストされてもよい。そのような実施形態では、リモートサーバはクラウドサーバを含むことができる。モーション情報分析サブシステム（１４０）は、確立された通信ネットワーク（１３５）を介して使用者に関連するモーション情報を受信するように構成される。モーション情報分析サブシステム（１４０）はまた、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出するように構成され、使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジは、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップの追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含み得る。使用者のジェスチャ認識は、使用者の健康モニタリング、使用者の歩行分析、および使用者の運動障害の診断にさらに利用される。ここでも、使用者のステップの追跡は、使用者の追跡、使用者の屋外測位、使用者の屋内測位、使用者の土地測量などにさらに利用される。いくつかの実施形態では、使用者の運動障害を診断することは、使用者によって装着された足装着型デバイスを使用する予備診断を含むことができる。そのような実施形態では、複数の歩行パラメータは、使用者の左足と右足の両方に対応する複数のセンサから取得されたモーションデータをサンプリングすることによって計算される。そのような実施形態では、複数の歩行パラメータは、ケイデンス、歩行サイクル、スタンス段階、スイング段階、平均、速度、歩幅、ステップ時間、シングルサポート、ダブルサポート、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含み得る。さらに、本開示のデバイスはまた、ＧＰＳがない場合の歩行者の測位、トーリングを使用して得られた測位データを融合することによるＧＰＳベースの測位システムの能力の向上、トーリングを使用して得られた測位データを融合することによる屋内位置測位システムの能力の向上、ステップを追跡することによる土地測量（または土地区画の測定）などにさらに役立つ使用者のステップ追跡も可能にする。

一実施形態では、使用者のための土地測量に関連するナレッジは、足装着型デバイスの慣性位置データからのステップごとの変位および方位変化の計算に基づいて導出することができる。いくつかの実施形態では、モーション情報分析サブシステム（１４０）は、使用者の慣性位置データを分析し、結果として生じる使用者の経路を構築する。ここで、慣性データまたはステップの座標は、将来参照するためにログファイルに格納される。そのような格納されたデータは、広い空が、カーブしているまたは曲がっている狭い混雑した車線の地上に、ＧＰＳ信号を到達させるように容易にアクセスできるものではなく、また全ステーションを利用する従来の方法を使用した調査が困難である都市のスラムまたは混雑した地域、および安全面の理由から土地測量が公に行えない要注意領域の土地測量を行うにあたり、後に利用される。

さらに別の実施形態では、使用者に関連付けられた健康モニタリングのナレッジは、１つまたは複数の身体的なジェスチャを識別することによって導出されてもよい。認識される使用者の１つまたは複数の身体的なジェスチャは、健康モニタリング、スポーツ分析、ジェスチャベースのコマンドにさらに役立つ。モーション情報分析サブシステム（１４０）は、受信したモーション情報に基づいて、１つまたは複数の運動の種類を検出し、使用者によって行われた１つまたは複数の運動の数をカウントすることによって、使用者の健康モニタリングのナレッジを導出する。一実施形態では、１つまたは複数の運動の種類は、スクワット、クランチ、ハラサナ、ジャンピングジャックなどのうちの少なくとも１つを含むことができる。使用者によって実行された１つまたは複数の運動の種類は、複数のセンサから得られた生データから検出される。そのような収集された生データは、信号処理および機械学習技術に基づいてセンサ融合スタック（ＳＦＳ）によって分析される。一実施形態では、ＳＦＳは、演繹的技法とヒューリスティック技法との融合に基づくヒューリスティックモデルの実装を可能にすることができる。一実施形態では、ＳＦＳは、足装着型ウェアラブルデバイスに実装されてもよい。別の実施形態では、ＳＦＳは、使用者に関連付けられた使用者のデバイスで実装されてもよい。さらに別の実施形態では、ＳＦＳは、クラウドサーバなどのリモートサーバに実装されてもよい。

好ましい実施形態では、デバイス（１００）は、モーション情報分析サブシステム（１４０）に動作可能に結合された通知サブシステム（１５０）をさらに含む。通知サブシステム（１５０）は、モーション情報の分析時に複数のモニタリング状況を複数の通知手段を介して使用者に通知するように構成される。一実施形態では、モニタリング状態は、１つまたは複数の運動の種類、燃焼カロリー数、特定の運動の時間間隔などのうちの少なくとも１つを含むことができる。

図５は、本開示の実施形態による、足装着型ウェアラブルデバイス（１００）の例示的な実施形態の概略的な表現を示す。足装着型ウェアラブルデバイス（１００）は、正確なモーションデータを取得するために使用者によって装着される。使用者は健康の意識がある者であり、定期的に自分自身の健康の記録を追跡したいのだと仮定する。そのような場合、使用者は、正確なモーションデータを取得するだけでなく、使用者によって行われる１つまたは複数の身体活動を追跡する足装着型ウェアラブルデバイスを装着することができる。さらに、そのような足装着型ウェアラブルデバイスは、着用が快適であり、使用も柔軟である。足装着型デバイス（１００）の使用者は、使用者がつま先に装着する少なくとも１つのトーリング（１０５）を使用することができ、そのようなトーリングは、ナビゲーション、運動障害の予備診断のための足の動きの分析、および健康モニタリングまたは任意の他の目的のため人間のジェスチャを捉えるのに役立つ。ここで、使用者によって装着される少なくとも１つのトーリング（１０５）は、正方形、長方形、円形などのような１つまたは複数の形状であってもよい。また、トーリングは、使用者の要求に基づいて異なるサイズで利用可能であってもよい。使用者はまた、２つ以上のトーリングの配置がより多くのセンサおよび構成要素を追加するためのより多くの空間を構成し、したがってデバイスの能力および用途を増大させるので、要求に基づいて、２つ以上のトーリングを装着することができる。ここで、トーリングのセットは、使用者のつま先でトーリングが無傷であり続けるよう助ける可撓性のチェーン状構造を使用して接続されてもよい。

トーリング（１０５）は、使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサ（１１０）を含む。ここで、モーションデータは、足の位置、足の加速度、足の速度、足の向き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、複数のセンサは、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、磁力計、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。ここで、加速度計およびジャイロスコープなどの慣性センサを使用して、高周波数で加速度および角速度のデータをサンプリングすることによって、使用者の足の速い動きを捉えることができる。やはり、足の向きは、磁力計および／またはジャイロスコープを使用して取得することができる。同様に、押圧センサを利用して、海面からの高さを取得することができる。

トーリング（１０５）はまた、マイクロコントローラ（１２０）を含み、マイクロコントローラ（１２０）は、使用者に関連するモーション情報を判定するために複数のセンサから取得された感知されたモーションデータを処理するモーション情報処理サブシステム（１３０）を含む。ここで、モーションデータは、歩数、ステップサイズ、横断経路、ジェスチャ、足の動き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つなどのモーション情報を取得するために処理され得る。また、モーション情報処理サブシステム（１３０）は、ノイズ除去技術を用いて、複数の使用者から取得された、感知されたモーションデータから、電子ノイズまたはエラーを除去する。例えば、ノイズ除去技術は、ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）ベースの歩行者デッドレコニング（ＰＤＲ）技術を含むことができる。また、モーション情報処理サブシステム（１３０）は、測位システムに基づいて使用者の位置精度をモニタリングし、測位システムは、屋内位置測位システム（ＩＰＳ）および／または屋外測位システムを含む。ここで、屋外測位システムは、屋外の位置を取得するための全地球測位システム（ＧＰＳ）を含むことができる。デバイス（１００）を使用する屋外測位の解決策のそのような一例が図６に示されている。図６は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する屋外測位の解決策のプロセスを表すための実施形態（１３２）の概略的な表現を示す。

図５に戻って参照すると、複数のセンサ（１１０）から得られた位置は、屋外測位受信機から得られた測位と融合される。一実施形態では、屋外測位受信機は、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を含むことができる。このようなプロセスは、建造物が時々直接的なＧＰＳ衛星信号を妨げる都市環境において特に有用である。同様に、屋内測位およびナビゲーションを実現する１つの可能な方法は、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）技術またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術などの無線技術を含む１つまたは複数のビーコンシステムを展開することである。しかし、このような屋内位置測位システムには、不正確さもある。ここでもまた、Ｗｉ－Ｆｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの技術を複数のセンサに融合して、屋内ナビゲーションシステム（ＩＮＳ）の位置精度を向上させることができる。したがって、ＩＰＳおよび／またはＧＰＳなどの２つの技術を融合した測位システムは、位置の精度を向上させる。一実施形態では、測位システムから取得されたデータは、通信サブシステムを介して、使用者に関連付けられた電子機器のユーザインターフェースに送信される。同様に、足装着型ウェアラブルデバイスを使用する屋内測位の解決策の例を図７に示す。図７は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する屋内測位の解決策のプロセスを表すための実施形態（１３４）の概略的な表現を示す。

再び、図５に戻って参照すると、デバイス（１００）はまた、クラウドサーバ（１４５）でホストされ、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信するモーション情報分析サブシステム（１４０）を含む。モーション情報を受信すると、モーション情報分析サブシステム（１４０）は、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて、使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出する。例えば、使用者に関連付けられた少なくとも１つの機能のナレッジは、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。ジェスチャ認識は、使用者の運動障害の診断、使用者の歩行分析、使用者の健康モニタリングなどに利用される。同様に、使用者のステップの追跡は、使用者の追跡、使用者の屋外測位、使用者の屋内測位、使用者のための土地測量などにおいて利用される。

ここで、使用者のための土地測量に関連するナレッジは、足装着型デバイスの慣性位置データからのステップごとの変位および方位変化の計算に基づいて導出することができる。例えば、モーション情報分析サブシステムは、使用者の慣性位置データを分析し、使用者の結果的な経路を構築し、これは、使用者に関連付けられた電子デバイスでさらに通知される。足装着型ウェアラブルデバイスを使用する土地測量プロセスのそのような表現の１つが図８に示されている。図８は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用する使用者のための土地測量の実施形態（１４２）の概略的な表現を示す。

同様に、使用者の健康モニタリングに関連するナレッジは、使用者によって行われた身体的トレーニングまたは１つ以上の運動の追跡を含むことができる。ここで、モーション情報分析サブシステム（１４０）は、使用者のジェスチャを特定して、１つ以上の運動の種類を検出し、受信したモーション情報に基づいて、使用者によって行われた１つ以上の運動の数をカウントする。例えば、１つ以上の運動の種類は、スクワット、クランチ、ハラサナ、ジャンピングジャックなどのうちの少なくとも１つを含むことができる。使用者によって実行されるジャンピングジャックのそのような一例が図９に示されている。図９は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスを使用して身体的運動を追跡する実施形態（１４６）の概略的な表現を示す。

クラウドサーバ（１４５）でホストされるモーション情報分析サブシステム（１４０）（図５）は、図９に示すように、同じ運動の複数の変形を検出し、特定の変形カウントを追跡する。特定の変形版カウントが所定の閾値に達すると、そのような検出プロセスは拒否され、１つまたは複数の運動の次の変形を検出するために実行される。

また、デバイス（１００）は、モーション情報を解析する際の複数のモニタリング状況を、複数の通知手段を介して使用者に通知する通知サブシステム（１５０）を含む。ここで、モニタリング状態は、１つまたは複数の運動の種類、燃焼カロリー数、特定の運動の時間間隔などのうちの少なくとも１つを含むことができる。したがって、デバイス（１００）は、足の動きを追跡し、運動障害をモニタリングし、健康パラメータをモニタリングし、使用者に注意を喚起して意識を作り出すことによって、全体的な方法で使用者を支援する。

図１０は、本開示の実施形態によるコンピュータまたはサーバのブロック図である。サーバ（２００）は、プロセッサ（２３０）と、バス（２２０）に動作可能に結合されたメモリ（２１０）とを含む。

本明細書で使用されるプロセッサ（２３０）は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、複合命令セットコンピューティングマイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティングマイクロプロセッサ、超長命令語マイクロプロセッサ、明示的並列命令コンピューティングマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、もしくは任意の他の種類の処理回路、またはそれらの組合せなどの任意の種類の計算回路を意味するが、これらに限定されない。

メモリ（２１０）は、図１に示す方法ステップを実行するようにプロセッサ（２３０）に命令する実行可能プログラムの形態で格納されたサブシステムを含む。メモリ（２１０）は、以下のサブシステム、すなわち、モーション情報分析サブシステム（１４０）を有する。

モーション情報分析サブシステム（１４０）は、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信するように構成される。モーション情報分析サブシステムはまた、使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出するように構成され、使用者に関連する少なくとも１つの機能は、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップの追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む。

本明細書で使用されるバス（２２０）は、コンピュータ構成要素を接続し、それらの間でデータを転送するために使用される内部メモリチャネルまたはコンピュータネットワークを指す。バス（２２０）は、シリアルバスまたはパラレルバスを含み、シリアルバスはビットシリアル形式でデータを送信し、パラレルバスは複数のワイヤにわたってデータを送信する。本明細書で使用されるバス（２２０）は、システムバス、内部バス、外部バス、拡張バス、フロントサイドバス、バックサイドバスなどを含むことができるが、これらに限定されない。

図１１は、本開示の実施形態による、図１の足装着型ウェアラブルデバイスの動作の方法（３００）に含まれるステップを表すフローチャートである。方法（３００）は、ステップ３１０において、トーリングの複数のセンサによって、使用者の足の動きに関連するモーションデータを感知することを含む。一実施形態では、使用者の足の動きに関連するモーションデータを感知することは、足の位置、足の加速度、足の速度、足の向き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを感知することを含むことができる。そのような実施形態では、使用者の足の動きに関連するモーションデータを感知することは、複数のセンサを介してモーションデータを感知することを含むことができ、複数のセンサは、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、磁力計、またはそれらの組合せを含むマイが、これらに限定されない。

方法（３００）はまた、トーリングのマイクロコントローラのモーション情報処理サブシステムによって、ステップ３２０で使用者に関連するモーション情報を判定するために複数のセンサから取得された感知されたモーションデータを処理することを含む。一実施形態では、モーション情報を取得するために感知されたモーションデータを処理することは、歩数、ステップサイズ、横断経路、ジェスチャ、足の動き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つの情報を取得するために、感知されたモーションデータを処理することを含むことができる。いくつかの実施形態では、モーションデータは、ノイズ除去技術を使用して、複数の使用者から取得された感知されたモーションデータから、電子ノイズまたは誤差を除去することによって、処理されてもよい。そのような実施形態では、ノイズ除去技術は、ゼロ速度更新（ＺＵＰＴ）ベースの歩行者デッドレコニング（ＰＤＲ）技術を含むことができる。

方法（３００）はまた、ステップ３３０において、サーバでホストされたモーション情報分析システムによって、確立された通信ネットワークを介して使用者に関連付けられたモーション情報を受信することを含む。一実施形態では、確立されたネットワークを介して使用者に関連するモーション情報を受信することは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）技術、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）ネットワーキング技術、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを介して、受信したモーション情報をリモートサーバに送信するために、１つまたは複数の使用者のデバイスとの確立された無線通信ネットワークを介してモーション情報を受信することを含むことができる。

方法（３００）はまた、モーション情報分析サブシステムによって、ステップ３４０で、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて、使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出するよう、使用者に関連する受信したモーション情報を分析することを含む。一実施形態では、少なくとも１つの機能のナレッジを導出するために使用者に関連する受信されたモーション情報を分析することは、使用者のジェスチャ認識、使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つのナレッジを導出するために、受信されたモーション情報を分析することを含むことができる。

本開示の様々な実施形態は、追跡センサがトーリングとして装着されたときに正確なモーションデータを取得するのに役立つ足装着型ウェアラブルデバイスに関する。

さらに、本開示のシステムは、トーリングを介した歩行分析に基づいた、使用者に関連する運動障害の予備診断に役立ち、それは一般に、使用者に対して、開業医へのさらなる相談を意識させ、使用者にそれを動機付ける。

また、本開示のデバイスは、使用者のジェスチャ認識を可能にし、これは、健康モニタリング、スポーツ分析、ジェスチャに基づくコマンドにおいてさらに役立つ。

さらに、本開示のデバイスはまた、ＧＰＳがない場合の歩行者の測位、トーリングを使用して得られた測位データを融合することによるＧＰＳベースの測位システムの能力の向上、トーリングを使用して得られた測位データを融合することによる屋内位置測位システムの能力の向上、ステップを追跡することによる土地測量（または土地区画の測定）などにさらに役立つ使用者のステップ追跡も可能にする。

さらに、屋内測位技術は、屋内で救助活動を行う救助隊員（消防士、鉱山救助隊員など）を追跡する用途を有する。結果として、屋内歩行者測位技術から得られるリアルタイムの屋内の位置は、緊急の事例で役立ち、空港、工場、ホテルなどにおいて、より良好な管理および安全のために、労働力を追跡するために使用され得る。

やはり、使用者の手首または手に装着される従来型のウェアラブルデバイスが、時に、何らかの種類の手の動きがあっても歩数を検討していく場合があるため、本開示のデバイスは、モーション情報を捉える際に、より正確な結果を提供する。

加えて、本開示のデバイスはまた、使用者が指に装着しているとき、１つまたは複数の身体的な運動を実行している間に使用者の手の動きを捉えることができ、したがって、１つまたは複数の身体的な運動のタイプを特定するのに役立ち、この場合手の動きは、１つまたは複数の慣性センサを使用して捉えられ、さらに、そのような捉えられた手の動きは、信号処理および機械学習技術を使用することによって、分析および認識される。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本開示の例示および説明であり、本開示を限定することを意図するものではないことが当業者に理解されよう。

本開示を説明するために特定の文言が使用されてきたが、それに起因していずれかの制限が生じることを意図してはいない。当業者に明らかであるように、本明細書で教示される本発明の概念を実施するために、本方法に対して様々な作業上の修正を行うことができる。

図および前述の説明は、実施形態の例を与える。当業者は、記載された要素のうちの１つまたは複数が単一の機能要素にうまく組み合わされ得ることを理解する。あるいは、特定の要素は、複数の機能要素に分割されてもよい。一実施形態からの要素を別の実施形態に追加することができる。例えば、本明細書に記載のプロセスの順序は変更されてもよく、本明細書に記載の方法に限定されない。さらに、いずれのフロー図の動作も、示された順序で実施される必要はない。また、すべての動作が必ずしも実行される必要はない。また、他の行為に依存しない行為は、他の行為と並行して行われてもよい。実施形態の範囲は、これらの具体例によって決して限定されない。

Claims (10)

1. 足装着型ウェアラブルデバイス（１００）であって、
   少なくとも１つのトーリング（１０５）であって、
   使用者の足に関連するモーションデータを感知するように構成された複数のセンサ（１１０）、
   前記複数のセンサ（１１０）に動作可能に結合されるマイクロコントローラ（１２０）であって、前記複数のセンサから取得された前記感知されたモーションデータを処理して、前記使用者と関連するモーション情報を判定するよう構成されるモーション情報処理サブシステム（１３０）を含む前記マイクロコントローラ（１２０）
   を含む少なくとも１つのトーリング（１０５）、
   サーバ上でホストされ、前記マイクロコントローラ（１２０）に動作可能に結合されたモーション情報分析サブシステム（１４０）であって、
   確立された通信ネットワークを介して前記使用者に関連付けられたモーション情報を受信して、
   前記使用者に関連付けられた受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて、前記使用者に関連付けられた少なくとも１つの機能のナレッジを導出して、前記使用者に関連付けられた前記少なくとも１つの機能は、前記使用者のジェスチャ認識、前記使用のステップ追跡、またはそれらの組合せの少なくとも１つを含む
   ように構成される、モーション情報分析サブシステム（１４０）
   を含むデバイス。
2. 前記複数のセンサ（１１０）が、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、磁力計、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス（１００）。
3. 前記モーションデータは、前記使用者の前記足に関連する直線モーションデータまたは前記使用者の前記足に関連する回転モーションデータを含む、請求項１に記載のデバイス（１００）。
4. 前記モーション情報は、歩数、ステップサイズ、横断経路、足の動き、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス（１００）。
5. 前記モーション情報処理サブシステム（１３０）は、測位システムに基づいて前記使用者の位置精度をモニタリングするように構成され、前記測位システムは、屋内位置測位システム（ＩＰＳ）、屋外測位システム、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス（１００）。
6. 前記複数の歩行パラメータが、ケイデンス、歩行サイクル、スタンス段階、スイング段階、平均、速度、歩幅、ステップ時間、シングルサポート、ダブルサポート、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス（１００）。
7. 前記モーション情報分析サブシステム（１４０）は、前記使用者の運動障害の診断、前記使用者の健康モニタリング、および前記使用者の土地測量のために、前記使用者に関連する前記少なくとも１つの機能のナレッジを導出するように構成される、請求項１に記載のデバイス（１００）。
8. 前記モーション情報分析サブシステム（１４０）は、１つ以上の運動の種類を検出し、前記受信したモーション情報に基づいて前記使用者によって実行された前記１つ以上の運動の数をカウントすることによって、前記使用者のための前記健康モニタリングのナレッジを導出するように構成される、請求項１に記載のデバイス（１００）。
9. 前記モーション情報分析サブシステム（１４０）に動作可能に結合された通知サブシステム（１５０）をさらに備え、前記通知サブシステム（１５０）は、前記モーション情報の分析時に複数のモニタリング状態を、複数の通知手段を介して前記使用者に通知するように構成される、請求項１に記載のデバイス（１００）。
10. 方法（３００）であって、
    トーリングの複数のセンサによって、使用者の足に関連するモーションデータを感知すること（３１０）と、
    マイクロコントローラのモーション情報処理サブシステムにより、前記複数のセンサから取得された前記感知されたモーションデータを処理して、前記使用者に関連するモーション情報を判定すること（３２０）と、
    サーバでホストされたモーション情報分析システムによって、確立された通信ネットワークを介して前記使用者に関連付けられた前記モーション情報を受信すること（３３０）と、
    前記サーバでホストされた前記モーション情報分析サブシステムによって、前記使用者に関連する受信したモーション情報を分析して、複数の歩行パラメータおよび運動方程式の計算に基づいて前記使用者に関連する少なくとも１つの機能のナレッジを導出することであって、前記使用者に関連する前記少なくとも１つの機能は、前記使用者のジェスチャ認識、前記使用者のステップ追跡、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、導出すること（３４０）
    を含む、方法。

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