JP2023017652A - Walking ability determination device, walking ability determination method, walking ability determination program, model generation device, model generation method, and model generation program - Google Patents

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充彦 池渕
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良一 加藤
Ryoichi Kato
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Abstract

To appropriately evaluate walking ability of an object person by a mechanical method.SOLUTION: A walking ability determination device acquires object data generated by observing walking of an object person, and determines walking ability of the object person on the basis of the acquired object data using a trained determination model generated by machine learning. The object data is configured so as to include at least one of first information indicating an area on the coronal plane of a trajectory of a human body's center of gravity at the time of walking of the object person, second information indicating an area on the transverse plane of the trajectory, third information indicating a degree of difference in the time for support with each of right and left legs in walking, fourth information indicting a degree of difference in the distance of movement while support is made with each of right and left legs in walking, and fifth information indicating a degree of repeating a walking motion during a fixed time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、歩行能力判定装置、歩行能力判定方法、歩行能力判定プログラム、モデル生成装置、モデル生成方法、及びモデル生成プログラムに関する。 The present invention relates to a walking ability determination device, a walking ability determination method, a walking ability determination program, a model generation device, a model generation method, and a model generation program.

従来、歩行能力を評価する様々な手法が開発されている。評価方法の一つとして、FAC(Functional Ambulation Categories)が知られている(非特許文献1)。FACは、15m程度の歩行路又は階段を使用し、医療従事者による動作観察に基づいて対象者の歩行能力を6段階に評価する評価方法である。 Conventionally, various methods for evaluating walking ability have been developed. FAC (Functional Ambulation Categories) is known as one of the evaluation methods (Non-Patent Document 1). FAC is an evaluation method that uses a walkway or stairs of about 15 m and evaluates a subject's walking ability into 6 stages based on motion observation by medical staff.

"Functional Ambulation Categories(FAC)"、[online]、[令和3年5月11日検索]、インターネット<URL: http://gunma-pt.com/wp-content/uploads/2018/04/Functional-Ambulation-Categories-FAC.pdf>"Functional Ambulation Categories (FAC)", [online], [searched on May 11, 2018], Internet <URL: http://gunma-pt.com/wp-content/uploads/2018/04/Functional -Ambulation-Categories-FAC.pdf>

従来の評価方法では、熟練の医療従事者が、対象者の歩行を注意深く観察し、その観察結果に基づいて、対象者の歩行能力を評価していた。しかしながら、そのような能力を獲得した医療従事者を育成するのには時間等のコストがかかってしまう。また、目視による観察により評価を行うため、医療従事者の知識、経験等により、評価結果が異なってしまう可能性があるという問題点があった。 In the conventional evaluation method, a skilled medical worker carefully observes the subject's gait and evaluates the subject's walking ability based on the observation results. However, it takes time and other costs to train medical personnel who have acquired such abilities. In addition, since the evaluation is performed by visual observation, there is a problem that the evaluation results may vary depending on the knowledge, experience, etc. of the medical staff.

本発明は、一側面では、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価する技術を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for appropriately evaluating a subject's walking ability by a mechanical method.

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configurations in order to solve the above-described problems.

すなわち、本発明の一側面に係る歩行能力判定装置は、対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するデータ取得部であって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、データ取得部と、機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定する判定部と、前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力する出力部と、を備える。 That is, a walking ability determination device according to one aspect of the present invention is a data acquisition unit that acquires target data generated by observing walking of a subject, and the target data is obtained when the subject walks. 1st information indicating the coronal area of the trajectory of the center of gravity of the human body, 2nd information indicating the area of the cross section of the trajectory, and 3rd information indicating the degree of difference in the time supported by one of the left and right legs during walking , at least one of fourth information indicating the degree of difference in the distance moved while being supported by one of the left and right legs in walking, and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time. A data acquisition unit, a determination unit that determines the walking ability of the subject based on the acquired target data using a trained determination model generated by machine learning, and the walking of the subject. an output unit that outputs a result of determining the ability.

本件発明者らは、後述する実験例により、機械学習により生成される訓練済みモデルの説明変数として、歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積、当該軌跡の横断面での面積、歩行における左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度、歩行における左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度の少なくともいずれかを用いることで、対象者の歩行能力を精度よく推定可能であることを見出した。したがって、当該構成によれば、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価することができる。 According to experimental examples described later, the present inventors found that, as explanatory variables of a trained model generated by machine learning, the area of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking on the coronal plane, the area of the trajectory on the cross section, the walking at least one of the following: the degree of difference in the length of time that the left and right legs are supported during walking, the degree of difference in the distance that the person moves while being supported by one of the left and right legs during walking, and the degree of repetition of the walking motion for a predetermined period of time. By using , it was found that the walking ability of the subject can be estimated with high accuracy. Therefore, according to the said structure, a subject's walking ability can be evaluated appropriately by a mechanical method.

上記一側面に係る歩行能力判定装置において、前記対象データは、前記第1情報、前記第2情報、前記第3情報、前記第4情報及び前記第5情報の全てを含むように構成されてよい。当該構成によれば、5つの情報全てを説明変数に用いることで、対象者の歩行能力をより精度よく推定することができる。 In the walking ability determination device according to the above aspect, the target data may be configured to include all of the first information, the second information, the third information, the fourth information, and the fifth information. . According to this configuration, by using all five pieces of information as explanatory variables, the walking ability of the subject can be estimated with higher accuracy.

本発明の一側面に係るモデル生成装置は、複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するデータ取得部であって、前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、学習データ取得部と、取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施する学習処理部であって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、学習処理部と、を備える。当該構成によれば、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価するための訓練済み判定モデルを生成することができる。 A model generation device according to one aspect of the present invention is a data acquisition unit that acquires a plurality of learning data sets respectively generated by observing gait of a plurality of subjects, wherein each learning data set is , a combination of training data and correct labels, wherein the training data of each learning data set includes first information indicating the area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject, the trajectory 2nd information indicating the cross-sectional area of the , 3rd information indicating the degree of difference in the time of supporting with one of the left and right legs during walking, and the difference in the distance traveled while supporting with one of the left and right legs during walking and at least one of fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined period of time. A learning data acquisition unit configured to indicate a true value of walking ability of a person; and a learning processing unit that performs machine learning of a judgment model using a plurality of acquired learning data sets, In the machine learning, for each of the learning data sets, the judgment model is used so that the result of judging the walking ability of each subject by the judgment model based on the training data conforms to the true value indicated by the correct label. and a learning processing unit configured by training. According to this configuration, it is possible to generate a trained determination model for appropriately evaluating the walking ability of the subject by a mechanical method.

上記一側面に係るモデル生成装置において、前記各学習データセットの前記訓練データは、前記第1情報、前記第2情報、前記第3情報、前記第4情報及び前記第5情報の全てを含むように構成されてよい。当該構成によれば、5つの情報全てを説明変数に用いることで、対象者の歩行能力をより精度よく推定可能な訓練済み判定モデルを生成することができる。 In the model generation device according to the above aspect, the training data of each learning data set includes all of the first information, the second information, the third information, the fourth information, and the fifth information. may be configured to According to this configuration, by using all five pieces of information as explanatory variables, it is possible to generate a trained determination model capable of more accurately estimating the walking ability of the subject.

また、上記各形態に係る歩行能力判定装置及びモデル生成装置それぞれの別の態様として、本発明の一側面は、以上の各構成要素の全部又はその一部を実現する情報処理方法であってもよいし、プログラムであってもよいし、このようなプログラムを記憶した、コンピュータその他装置、機械等が読み取り可能な記憶媒体であってもよいし、情報処理システムであってもよい。ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記憶媒体とは、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的、又は、化学的作用によって蓄積する媒体である。歩行能力の判定システム(情報処理システム)は、上記いずれかの形態に係る歩行能力判定装置及びモデル生成装置により構成されてよい。 Further, as another aspect of each of the walking ability determination device and the model generation device according to each of the above embodiments, one aspect of the present invention is an information processing method that realizes all or part of each of the above components. Alternatively, it may be a program, a storage medium storing such a program and readable by a computer, other device, machine, or the like, or an information processing system. Here, a computer-readable storage medium is a medium that stores information such as a program by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action. A walking ability determination system (information processing system) may be configured by the walking ability determination device and the model generation device according to any one of the above embodiments.

例えば、本発明の一側面に係る歩行能力判定方法は、コンピュータが、対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するステップであって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、ステップと、機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定するステップと、前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力するステップと、を実行する、情報処理方法である。 For example, a walking ability determination method according to one aspect of the present invention is a step of acquiring target data generated by observing a subject's walking by a computer, wherein the target data is the walking ability of the subject. First information indicating the area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body at the time, Second information indicating the area on the transverse plane of the trajectory, and Second information indicating the degree of difference in the time supported by one of the left and right legs during walking. 3 information, at least one of fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while being supported by one of the left and right legs in walking, and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time. determining the walking ability of the subject based on the obtained subject data using a trained determination model generated by machine learning; and the walking ability of the subject. and a step of outputting the result of determining the information processing method.

例えば、本発明の一側面に係る歩行能力判定プログラムは、コンピュータに、対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するステップであって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、ステップと、機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定するステップと、前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力するステップと、を実行させるための、プログラムである。 For example, a program for determining walking ability according to one aspect of the present invention is a step of obtaining, in a computer, target data generated by observing the walking of a subject, wherein the target data is the walking of the subject. First information indicating the area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body at the time, Second information indicating the area on the transverse plane of the trajectory, and Second information indicating the degree of difference in the time supported by one of the left and right legs during walking. 3 information, at least one of fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while being supported by one of the left and right legs in walking, and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time. determining the walking ability of the subject based on the obtained subject data using a trained determination model generated by machine learning; and the walking ability of the subject. and a step of outputting the result of determining the above.

例えば、本発明の一側面に係るモデル生成方法は、コンピュータが、複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するステップであって、前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、ステップと、取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施するステップであって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、ステップと、を実行する、情報処理方法である。 For example, a model generation method according to one aspect of the present invention is a step in which a computer acquires a plurality of learning data sets respectively generated by observing the gait of each of a plurality of subjects, The data set is composed of a combination of training data and correct labels, and the training data of each learning data set is first information indicating the area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject. , the second information indicating the area of the cross section of the trajectory, the third information indicating the degree of difference in the time of supporting by one of the left and right legs during walking, and the movement while supporting by one of the left and right legs during walking. It is configured to include at least one of fourth information indicating the degree of difference in distance and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time, and the correct label of each learning data set includes the performing machine learning of a decision model using a plurality of acquired learning data sets, configured to indicate the true value of walking ability of each subject, wherein trains the judgment model for each learning data set so that the result of judging the walking ability of each subject by the judgment model based on the training data conforms to the true value indicated by the correct label. An information processing method comprising:

例えば、本発明の一側面に係るモデル生成プログラムは、コンピュータに、複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するステップであって、前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、ステップと、取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施するステップであって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、ステップと、を実行させるための、プログラムである。 For example, the model generation program according to one aspect of the present invention is a step of acquiring a plurality of learning data sets generated by observing the gait of each of a plurality of subjects in a computer, The data set is composed of a combination of training data and correct labels, and the training data of each learning data set is first information indicating the coronal area of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject; Second information indicating the area of the cross section of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time of support by one of the left and right legs during walking, Distance moved while supporting by one of the left and right legs during walking and at least one of fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined period of time. and performing machine learning of a decision model using the plurality of training data sets obtained, wherein the machine learning comprises: and training the judgment model for each learning data set so that the result of judging the walking ability of each subject by the judgment model based on the training data conforms to the true value indicated by the correct label. A program for executing a step and a.

本発明によれば、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which evaluates a subject's walking ability appropriately by a mechanical method can be provided.

図1は、本発明が適用される場面の一例を模式的に示す。FIG. 1 schematically shows an example of a scene to which the present invention is applied. 図2は、実施の形態に係るモデル生成装置のハードウェア構成の一例を模式的に示す。FIG. 2 schematically shows an example of the hardware configuration of the model generation device according to the embodiment. 図3は、実施の形態に係る歩行能力判定装置のハードウェア構成の一例を模式的に示す。FIG. 3 schematically shows an example of the hardware configuration of the walking ability determination device according to the embodiment. 図4は、実施の形態に係るモデル生成装置のソフトウェア構成の一例を模式的に示す。FIG. 4 schematically shows an example of the software configuration of the model generation device according to the embodiment. 図5は、実施の形態に係る歩行能力判定装置のソフトウェア構成の一例を模式的に示す。FIG. 5 schematically shows an example of the software configuration of the walking ability determination device according to the embodiment. 図6は、実施の形態に係るモデル生成装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the model generation device according to the embodiment; FIG. 図7は、加速度センサによる被検者の歩行の計測結果を示す。FIG. 7 shows the measurement result of the subject's walking by the acceleration sensor. 図8Aは、図7の計測結果を解析することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(冠状面)を示す。FIG. 8A shows the trajectory (coronal plane) of the center of gravity of the human body during walking obtained by analyzing the measurement results of FIG. 図8Bは、図8Aの演算結果にフィルタリング処理を適用することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(冠状面)を示す。FIG. 8B shows the trajectory (coronal plane) of the center of gravity of the human body during walking obtained by applying the filtering process to the calculation result of FIG. 8A. 図9Aは、図7の計測結果を解析することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(横断面)を示す。FIG. 9A shows the trajectory (cross section) of the human center of gravity during walking obtained by analyzing the measurement results of FIG. 図9Bは、図9Aの演算結果にフィルタリング処理を適用することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(横断面)を示す。FIG. 9B shows the trajectory (cross section) of the human center of gravity during walking obtained by applying the filtering process to the calculation result of FIG. 9A. 図10は、実施の形態に係る歩行能力判定装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the walking ability determination device according to the embodiment; FIG. 図11は、各情報の寄与率を算出した結果を示す。FIG. 11 shows the result of calculating the contribution rate of each information.

以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良又は変形を行うことができることは言うまでもない。本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter also referred to as "this embodiment") according to one aspect of the present invention will be described based on the drawings. However, this embodiment described below is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various modifications or variations can be made without departing from the scope of the invention. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately employed. Although the data appearing in this embodiment are explained in terms of natural language, more specifically, they are specified in computer-recognizable pseudo-language, commands, parameters, machine language, and the like.

§1 適用例
図1は、本発明を適用した場面の一例を模式的に例示する。図1に示されるとおり、本実施形態に係る判定システム100は、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2を備えている。
§1 Application Example FIG. 1 schematically illustrates an example of a scene to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1 , a determination system 100 according to this embodiment includes a model generation device 1 and a walking ability determination device 2 .

本実施形態に係るモデル生成装置1は、対象者の歩行能力の評価に利用可能な訓練済み判定モデル6を生成するように構成されたコンピュータである。モデル生成装置1は、複数の被検者それぞれの歩行を観測することで生成された複数の学習データセット3を取得する。 The model generation device 1 according to this embodiment is a computer configured to generate a trained determination model 6 that can be used for evaluating the walking ability of a subject. The model generation device 1 acquires a plurality of learning data sets 3 generated by observing the walking of each of a plurality of subjects.

各学習データセット3は、訓練データ31及び正解ラベル32の組み合わせにより構成される。各学習データセット3の訓練データ31は、各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、当該軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。各学習データセット3の正解ラベル32は、各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される。 Each learning data set 3 is composed of a combination of training data 31 and correct labels 32 . The training data 31 of each learning data set 3 includes first information indicating the area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject, second information indicating the area of the trajectory on the cross section, walking 3rd information indicating the degree of difference in the time to support with one of the left and right legs in walking, fourth information indicating the degree of difference in the distance moved while supporting with one of the left and right legs in walking, and for a predetermined time at least one of the fifth information indicating the degree to which the walking motion is repeated. The correct label 32 of each training data set 3 is configured to indicate the true value of the walking ability of each subject.

モデル生成装置1は、取得された複数の学習データセット3を使用して、判定モデル6の機械学習を実施する。機械学習は、各学習データセット3について、訓練データ31に基づき各被検者の歩行能力を判定モデル6により判定した結果が正解ラベル32により示される真値に適合するように判定モデル6を訓練することにより構成される。これにより、上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかに基づいて、対象者の歩行能力を推定する能力を獲得した訓練済み判定モデル6を生成することができる。 The model generation device 1 performs machine learning of the judgment model 6 using the plurality of acquired learning data sets 3 . In machine learning, for each learning data set 3, the judgment model 6 is trained so that the result of judging the walking ability of each subject by the judgment model 6 based on the training data 31 conforms to the true value indicated by the correct label 32. It is constructed by As a result, a trained determination model 6 that has acquired the ability to estimate the walking ability of the subject can be generated based on at least one of the first information to the fifth information.

一方、歩行能力判定装置2は、訓練済み判定モデル6を利用して、対象者の歩行能力を判定するように構成されたコンピュータである。歩行能力判定装置2は、対象者の歩行を観測することで生成された対象データ221を取得する。対象者は、歩行能力を判定する対象となる人物である。対象者は、上記機械学習時における複数の被検者のうちのいずれかの者であってもよいし、或いは複数の被検者以外の者であってもよい。 On the other hand, the walking ability determination device 2 is a computer configured to use the trained determination model 6 to determine the walking ability of the subject. The walking ability determination device 2 acquires target data 221 generated by observing the walking of the target person. A subject is a person whose walking ability is to be determined. The subject may be any one of the plurality of subjects at the time of the machine learning, or may be a person other than the plurality of subjects.

対象データ221は、対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、当該軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。対象データ221に含まれる情報は、上記訓練データ31に含まれる情報に対応するように構成される。 The target data 221 includes first information indicating the area of the trajectory of the center of gravity of the human body on the coronal plane when the subject walks, second information indicating the area of the trajectory on the cross section, and support by one of the left and right legs during walking. third information indicating the degree of difference in the time taken to walk, fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while being supported by one of the left and right legs during walking, and the degree of repetition of the walking motion within a predetermined time. It is configured to include at least one of the fifth information. The information contained in the target data 221 is configured to correspond to the information contained in the training data 31 described above.

歩行能力判定装置2は、上記機械学習により生成された訓練済み判定モデル6を使用して、取得された対象データ221に基づき、対象者の歩行能力を判定する。そして、歩行能力判定装置2は、対象者の歩行能力を判定した結果を出力する。 The walking ability determination device 2 determines the walking ability of the subject based on the acquired target data 221 using the trained determination model 6 generated by the machine learning. Then, the walking ability determination device 2 outputs the result of determining the walking ability of the subject.

以上のとおり、本実施形態では、上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかを歩行能力を推定するための説明変数として採用する。これにより、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価することができる。 As described above, in this embodiment, at least one of the first information to the fifth information is adopted as an explanatory variable for estimating walking ability. Thereby, a subject's walking ability can be evaluated appropriately by a mechanical method.

なお、図1の一例では、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2は、ネットワークを介して互いに接続されている。ネットワークの種類は、例えば、インターネット、無線通信網、移動通信網、電話網、専用網等から適宜選択されてよい。ただし、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2の間でデータをやりとりする方法は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。他の一例として、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2の間では、記憶媒体を利用して、データがやりとりされてよい。 In addition, in the example of FIG. 1, the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 are connected to each other via a network. The type of network may be appropriately selected from, for example, the Internet, wireless communication network, mobile communication network, telephone network, dedicated network, and the like. However, the method of exchanging data between the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 need not be limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment. As another example, data may be exchanged between the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 using a storage medium.

また、図1の一例では、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2は、それぞれ別個のコンピュータにより構成されている。しかしながら、本実施形態に係る判定システム100の構成は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。他の一例として、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2は一体のコンピュータであってもよい。更に他の一例として、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2のうちの少なくとも一方は、複数台のコンピュータにより構成されてもよい。 Also, in the example of FIG. 1, the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 are configured by separate computers. However, the configuration of the determination system 100 according to this embodiment does not have to be limited to such an example, and may be appropriately determined according to the embodiment. As another example, the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 may be an integrated computer. As still another example, at least one of the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 may be configured by a plurality of computers.

また、被検者及び対象者の歩行の観測には、任意のセンサが用いられてよい。センサは、上記第1情報から第5情報のうち説明変数に用いられる情報を解析可能であれば、その種類は、特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。センサは、例えば、加速度センサ、モーションキャプチャ、カメラ(例えば、複数のカメラ、深度カメラ、ステレオカメラ等)等であってよい。また、センサは、説明変数に用いられる情報を解析可能に適宜設置されてよい。一例として、加速度センサをセンサとして用いる場合、当該加速度センサは、被検者/対象者の腰に装着されてよい。 Any sensor may be used to observe the walking of the subject and the subject. The type of the sensor is not particularly limited as long as it can analyze the information used as the explanatory variable among the first information to the fifth information, and may be appropriately selected according to the embodiment. The sensors may be, for example, accelerometers, motion capture, cameras (eg, multiple cameras, depth cameras, stereo cameras, etc.), and the like. Also, the sensors may be appropriately installed so as to be able to analyze the information used for the explanatory variables. As an example, when an acceleration sensor is used as the sensor, the acceleration sensor may be worn on the waist of the subject/subject.

§2 構成例
[ハードウェア構成]
<モデル生成装置>
図2は、本実施形態に係るモデル生成装置1のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図2に示されるとおり、本実施形態に係るモデル生成装置1は、制御部11、記憶部12、通信インタフェース13、外部インタフェース14、入力装置15、出力装置16、及びドライブ17が電気的に接続されたコンピュータである。なお、図2では、通信インタフェース及び外部インタフェースを「通信I/F」及び「外部I/F」と記載している。後述する図3でも同様の表記を用いている。
§2 Configuration example [Hardware configuration]
<Model generator>
FIG. 2 schematically illustrates an example of the hardware configuration of the model generating device 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the model generation device 1 according to the present embodiment includes a control unit 11, a storage unit 12, a communication interface 13, an external interface 14, an input device 15, an output device 16, and a drive 17 which are electrically connected. It is a computer that has been In addition, in FIG. 2, the communication interface and the external interface are described as "communication I/F" and "external I/F." The same notation is also used in FIG. 3 to be described later.

制御部11は、ハードウェアプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含み、プログラム及び各種データに基づいて情報処理を実行するように構成される。記憶部12は、メモリの一例であり、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等で構成される。本実施形態では、記憶部12は、モデル生成プログラム81、複数の学習データセット3、学習結果データ125等の各種情報を記憶する。 The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit), which is a hardware processor, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), etc., and is configured to execute information processing based on programs and various data. be. The storage unit 12 is an example of memory, and is configured by, for example, a hard disk drive, a solid state drive, or the like. In this embodiment, the storage unit 12 stores various information such as the model generation program 81, the plurality of learning data sets 3, the learning result data 125, and the like.

モデル生成プログラム81は、訓練済み判定モデル6の生成(判定モデル6の機械学習)に関する後述の情報処理(図6)をモデル生成装置1に実行させるためのプログラムである。モデル生成プログラム81は、当該情報処理の一連の命令を含む。複数の学習データセット3は、訓練済み判定モデル6の生成に使用される。学習結果データ125は、訓練済み判定モデル6に関する情報を示す。本実施形態では、学習結果データ125は、モデル生成プログラム81を実行した結果として生成される。詳細は後述する。 The model generation program 81 is a program for causing the model generation device 1 to execute information processing (FIG. 6) regarding generation of the trained judgment model 6 (machine learning of the judgment model 6), which will be described later. The model generation program 81 includes a series of instructions for the information processing. Multiple learning data sets 3 are used to generate a trained decision model 6 . The learning result data 125 indicates information regarding the trained judgment model 6 . In this embodiment, the learning result data 125 is generated as a result of executing the model generation program 81. FIG. Details will be described later.

通信インタフェース13は、例えば、有線LAN(Local Area Network)モジュール、無線LANモジュール等であり、ネットワークを介した有線又は無線通信を行うためのインタフェースである。モデル生成装置1は、通信インタフェース13を利用して、他の情報処理装置との間で、ネットワークを介したデータ通信を実行することができる。 The communication interface 13 is, for example, a wired LAN (Local Area Network) module, a wireless LAN module, or the like, and is an interface for performing wired or wireless communication via a network. The model generation device 1 can use the communication interface 13 to perform data communication with other information processing devices via a network.

外部インタフェース14は、例えば、USB(Universal Serial Bus)ポート、専用ポート等であり、外部装置と接続するためのインタフェースである。外部インタフェース14の種類及び数は任意に選択されてよい。センサを使用し、各学習データセット3をモデル生成装置1において生成する場合、センサは、通信インタフェース13又は外部インタフェース14を介して接続されてよい。 The external interface 14 is, for example, a USB (Universal Serial Bus) port, a dedicated port, or the like, and is an interface for connecting with an external device. The type and number of external interfaces 14 may be arbitrarily selected. When using sensors to generate each training data set 3 in the model generation device 1 , the sensors may be connected via the communication interface 13 or the external interface 14 .

入力装置15は、例えば、マウス、キーボード等の入力を行うための装置である。また、出力装置16は、例えば、ディスプレイ、スピーカ等の出力を行うための装置である。ユーザ等のオペレータは、入力装置15及び出力装置16を利用することで、モデル生成装置1を操作することができる。 The input device 15 is, for example, a device for performing input such as a mouse and a keyboard. Also, the output device 16 is, for example, a device for outputting such as a display and a speaker. An operator such as a user can operate the model generation device 1 by using the input device 15 and the output device 16 .

ドライブ17は、例えば、CDドライブ、DVDドライブ等であり、記憶媒体91に記憶されたプログラム等の各種情報を読み込むためのドライブ装置である。記憶媒体91は、コンピュータその他装置、機械等が、記憶されたプログラム等の各種情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。上記モデル生成プログラム81及び学習データセット3の少なくともいずれかは、記憶媒体91に記憶されていてもよい。モデル生成装置1は、この記憶媒体91から、上記モデル生成プログラム81及び学習データセット3の少なくともいずれかを取得してもよい。なお、図2では、記憶媒体91の一例として、CD、DVD等のディスク型の記憶媒体を例示している。しかしながら、記憶媒体91の種類は、ディスク型に限られなくてもよく、ディスク型以外であってもよい。ディスク型以外の記憶媒体として、例えば、フラッシュメモリ等の半導体メモリを挙げることができる。ドライブ17の種類は、記憶媒体91の種類に応じて任意に選択されてよい。 The drive 17 is, for example, a CD drive, a DVD drive, or the like, and is a drive device for reading various information such as programs stored in the storage medium 91 . The storage medium 91 stores information such as programs by electrical, magnetic, optical, mechanical or chemical action so that computers, other devices, machines, etc. can read various information such as programs. It is a medium that accumulates by At least one of the model generation program 81 and the learning data set 3 may be stored in the storage medium 91 . The model generation device 1 may acquire at least one of the model generation program 81 and the learning data set 3 from the storage medium 91 . In FIG. 2, as an example of the storage medium 91, a disk-type storage medium such as a CD or DVD is illustrated. However, the type of storage medium 91 is not limited to the disk type, and may be other than the disk type. As a storage medium other than the disk type, for example, a semiconductor memory such as a flash memory can be cited. The type of drive 17 may be arbitrarily selected according to the type of storage medium 91 .

なお、モデル生成装置1の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部11は、複数のハードウェアプロセッサを含んでもよい。ハードウェアプロセッサは、マイクロプロセッサ、FPGA(field-programmable gate array)等で構成されてよい。記憶部12は、制御部11に含まれるRAM及びROMにより構成されてもよい。通信インタフェース13、外部インタフェース14、入力装置15、出力装置16及びドライブ17の少なくともいずれかは省略されてもよい。モデル生成装置1は、複数台のコンピュータで構成されてもよい。この場合、各コンピュータのハードウェア構成は、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。また、モデル生成装置1は、提供されるサービス専用に設計された情報処理装置の他、汎用のサーバ装置、汎用のPC(Personal Computer)等であってよい。 Regarding the specific hardware configuration of the model generation device 1, it is possible to omit, replace, and add components as appropriate according to the embodiment. For example, control unit 11 may include multiple hardware processors. The hardware processor may consist of a microprocessor, a field-programmable gate array (FPGA), or the like. The storage unit 12 may be configured by RAM and ROM included in the control unit 11 . At least one of the communication interface 13, the external interface 14, the input device 15, the output device 16 and the drive 17 may be omitted. The model generation device 1 may be composed of a plurality of computers. In this case, the hardware configuration of each computer may or may not match. The model generation device 1 may be an information processing device designed exclusively for the service provided, a general-purpose server device, a general-purpose PC (Personal Computer), or the like.

<歩行能力判定装置>
図3は、本実施形態に係る歩行能力判定装置2のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図3に示されるとおり、本実施形態に係る歩行能力判定装置2は、制御部21、記憶部22、通信インタフェース23、外部インタフェース24、入力装置25、出力装置26、及びドライブ27が電気的に接続されたコンピュータである。
<Walking ability determination device>
FIG. 3 schematically illustrates an example of the hardware configuration of the walking ability determination device 2 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, in the walking ability determination device 2 according to the present embodiment, the control unit 21, the storage unit 22, the communication interface 23, the external interface 24, the input device 25, the output device 26, and the drive 27 are electrically A connected computer.

歩行能力判定装置2の制御部21~ドライブ27及び記憶媒体92はそれぞれ、上記モデル生成装置1の制御部11~ドライブ17及び記憶媒体91それぞれと同様に構成されてよい。制御部21は、ハードウェアプロセッサであるCPU、RAM、ROM等を含み、プログラム及びデータに基づいて各種情報処理を実行するように構成される。記憶部22は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等で構成される。本実施形態では、記憶部22は、歩行能力判定プログラム82、学習結果データ125等の各種情報を記憶する。 The controllers 21 to 27 and the storage medium 92 of the walking ability determination device 2 may be configured similarly to the controllers 11 to 17 and the storage medium 91 of the model generation device 1, respectively. The control unit 21 includes a hardware processor such as a CPU, a RAM, and a ROM, and is configured to execute various types of information processing based on programs and data. The storage unit 22 is composed of, for example, a hard disk drive, a solid state drive, or the like. In this embodiment, the storage unit 22 stores various information such as the walking ability determination program 82 and the learning result data 125 .

歩行能力判定プログラム82は、対象者の歩行能力の判定に関する後述の情報処理(図10)を歩行能力判定装置2に実行させるためのプログラムである。歩行能力判定プログラム82は、当該情報処理の一連の命令を含む。詳細は後述する。歩行能力判定プログラム82及び学習結果データ125の少なくともいずれかは、記憶媒体92に記憶されていてもよい。また、歩行能力判定装置2は、歩行能力判定プログラム82及び学習結果データ125の少なくともいずれかを記憶媒体92から取得してもよい。 The walking ability determination program 82 is a program for causing the walking ability determination device 2 to execute information processing (FIG. 10), which will be described later, regarding determination of the walking ability of the subject. The walking ability determination program 82 includes a series of instructions for the information processing. Details will be described later. At least one of the walking ability determination program 82 and the learning result data 125 may be stored in the storage medium 92 . Also, the walking ability determination device 2 may acquire at least one of the walking ability determination program 82 and the learning result data 125 from the storage medium 92 .

なお、歩行能力判定装置2の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部21は、複数のハードウェアプロセッサを含んでもよい。ハードウェアプロセッサは、マイクロプロセッサ、FPGA等で構成されてよい。記憶部22は、制御部21に含まれるRAM及びROMにより構成されてもよい。通信インタフェース23、外部インタフェース24、入力装置25、出力装置26、及びドライブ27の少なくともいずれかは省略されてもよい。歩行能力判定装置2は、複数台のコンピュータで構成されてもよい。この場合、各コンピュータのハードウェア構成は、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。また、歩行能力判定装置2は、提供されるサービス専用に設計された情報処理装置の他、汎用のサーバ装置、汎用のPC、携帯端末(例えば、スマートフォン)、タブレットPC、マイクロコンピュータ等であってもよい。 Regarding the specific hardware configuration of the walking ability determination device 2, it is possible to omit, replace, and add components as appropriate according to the embodiment. For example, the controller 21 may include multiple hardware processors. A hardware processor may comprise a microprocessor, FPGA, or the like. The storage unit 22 may be configured by RAM and ROM included in the control unit 21 . At least one of the communication interface 23, the external interface 24, the input device 25, the output device 26, and the drive 27 may be omitted. The walking ability determination device 2 may be composed of a plurality of computers. In this case, the hardware configuration of each computer may or may not match. In addition, the walking ability determination device 2 is an information processing device designed exclusively for the service provided, a general-purpose server device, a general-purpose PC, a mobile terminal (for example, a smartphone), a tablet PC, a microcomputer, etc. good too.

[ソフトウェア構成]
<モデル生成装置>
図4は、本実施形態に係るモデル生成装置1のソフトウェア構成の一例を模式的に例示する。モデル生成装置1の制御部11は、記憶部12に記憶されたモデル生成プログラム81をRAMに展開する。そして、制御部11は、RAMに展開されたモデル生成プログラム81に含まれる命令をCPUにより実行し、各構成要素を制御する。これにより、図4に示されるとおり、本実施形態に係るモデル生成装置1は、学習データ取得部111、学習処理部112、及び保存処理部113をソフトウェアモジュールとして備えるコンピュータとして動作する。
[Software configuration]
<Model generator>
FIG. 4 schematically illustrates an example of the software configuration of the model generating device 1 according to this embodiment. The control unit 11 of the model generation device 1 develops the model generation program 81 stored in the storage unit 12 in RAM. Then, the control unit 11 causes the CPU to execute instructions included in the model generation program 81 developed in the RAM, and controls each component. As a result, as shown in FIG. 4, the model generation device 1 according to this embodiment operates as a computer including a learning data acquisition unit 111, a learning processing unit 112, and a storage processing unit 113 as software modules.

学習データ取得部111は、複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセット3を取得するように構成される。各学習データセット3は、訓練データ31及び正解ラベル32の組み合わせにより構成される。訓練データ31は、対応する被検者の上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。正解ラベル32は、対応する被検者の歩行能力の真値を示すように構成される。 The learning data acquisition unit 111 is configured to acquire a plurality of learning data sets 3 respectively generated by observing walking of a plurality of subjects. Each learning data set 3 is composed of a combination of training data 31 and correct labels 32 . The training data 31 is configured to include at least one of the first to fifth information of the corresponding subject. Correct label 32 is configured to indicate the true value of the corresponding subject's walking ability.

学習処理部112は、取得された複数の学習データセット3を使用して、判定モデル6の機械学習を実施するように構成される。機械学習は、各学習データセット3について、訓練データ31に基づき各被検者の歩行能力を判定モデル6により判定した結果が正解ラベル32により示される真値に適合するように判定モデル6を訓練することにより構成される。 The learning processing unit 112 is configured to perform machine learning of the judgment model 6 using the acquired plurality of learning data sets 3 . In machine learning, for each learning data set 3, the judgment model 6 is trained so that the result of judging the walking ability of each subject by the judgment model 6 based on the training data 31 conforms to the true value indicated by the correct label 32. It is constructed by

保存処理部113は、機械学習により生成された訓練済み判定モデル6に関する情報を学習結果データ125として生成し、生成された学習結果データ125を任意の記憶領域に保存するように構成される。学習結果データ125は、訓練済み判定モデル6を再生するための情報を含むように適宜構成されてよい。 The storage processing unit 113 is configured to generate information related to the trained judgment model 6 generated by machine learning as the learning result data 125 and save the generated learning result data 125 in an arbitrary storage area. Learning result data 125 may be configured as appropriate to include information for reproducing trained decision model 6 .

(判定モデルの一例)
判定モデル6は、推論結果を導出する演算に使用される1つ以上の演算パラメータを備える機械学習モデルにより構成される。上記歩行能力を推論する処理を実行可能であれば、機械学習モデルの種類は、特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。一例として、判定モデル6は、ニューラルネットワーク、サポートベクタマシン、回帰モデル、決定木モデル等により構成されてよい。
(Example of judgment model)
The judgment model 6 is composed of a machine learning model having one or more calculation parameters used in calculations for deriving inference results. The type of the machine learning model is not particularly limited as long as the process of inferring the walking ability can be executed, and may be appropriately selected according to the embodiment. As an example, the judgment model 6 may be configured by a neural network, a support vector machine, a regression model, a decision tree model, or the like.

判定モデル6を訓練することは、各学習データセット3を使用して、訓練データ31から対応する正解ラベル32の真値を導き出すように演算パラメータの値を調整(最適化)することにより構成される。この機械学習の方法は、採用される機械学習モデルの種類に応じて適宜選択されてよい。一例として、機械学習の方法には、誤差逆伝播法、最適化問題を解く、回帰分析を実行する、ランダムフォレスト等の方法が採用されてよい。 Training the decision model 6 consists of using each learning data set 3 and adjusting (optimizing) the values of the calculation parameters so as to derive the true value of the corresponding correct label 32 from the training data 31. be. This machine learning method may be appropriately selected according to the type of machine learning model employed. By way of example, machine learning methods may employ methods such as backpropagation, solving optimization problems, performing regression analysis, random forests, and the like.

図4の一例では、判定モデル6は、ニューラルネットワークにより構成されている。ニューラルネットワークを判定モデル6の構成に採用する場合、典型的には、判定モデル6は、入力層、1つ以上の中間層(隠れ層)、及び出力層を備えるように構成される。各層には、例えば、全結合層等の任意種類の層が採用されてよい。判定モデル6に含まれる層の数、各層のノード(ニューロン)の数、及びノードの接続関係は実施の形態に応じて適宜決定されてよい。各ノード間の結合の重み、各ノードの閾値等が、上記演算パラメータの一例である。 In one example of FIG. 4, the judgment model 6 is configured by a neural network. When employing a neural network to construct the decision model 6, the decision model 6 is typically configured to comprise an input layer, one or more hidden layers (hidden layers), and an output layer. Each layer may employ any type of layer, such as, for example, a fully bonded layer. The number of layers included in the judgment model 6, the number of nodes (neurons) in each layer, and the connection relationship of the nodes may be determined as appropriate according to the embodiment. The weight of the connection between each node, the threshold value of each node, and the like are examples of the calculation parameters.

ニューラルネットワークを採用する場合における訓練処理の一例として、学習処理部112は、各学習データセット3の訓練データ31を判定モデル6に入力し、判定モデル6の順伝播の演算処理を実行する。学習処理部112は、この順伝播の演算結果として、各学習データセット3の訓練データ31に基づいて各被検者の歩行能力を判定した結果に対応する出力値を取得する。学習処理部112は、取得された出力値と対応する正解ラベル32により示される真値との間の誤差を算出し、算出された誤差の勾配を更に算出する。続いて、学習処理部112は、誤差逆伝播法により、算出された誤差の勾配を逆伝播することで、判定モデル6の演算パラメータの値の誤差を算出する。そして、学習処理部112は、算出された誤差に基づいて、演算パラメータの値を更新する。 As an example of training processing when a neural network is employed, the learning processing unit 112 inputs the training data 31 of each learning data set 3 to the judgment model 6 and executes computation processing of forward propagation of the judgment model 6 . The learning processing unit 112 acquires an output value corresponding to the result of determining the walking ability of each subject based on the training data 31 of each learning data set 3 as the calculation result of this forward propagation. The learning processing unit 112 calculates the error between the obtained output value and the true value indicated by the corresponding correct label 32, and further calculates the gradient of the calculated error. Subsequently, the learning processing unit 112 calculates the error of the value of the calculation parameter of the judgment model 6 by backpropagating the gradient of the calculated error using the error backpropagation method. Then, the learning processing unit 112 updates the value of the calculation parameter based on the calculated error.

この一連の更新処理により、学習処理部112は、各学習データセット3について、判定結果(出力値)と真値との間の誤差の和が小さくなるように、判定モデル6のパラメータの値を調整する。このパラメータの値の調整は、例えば、規定回数実行する、算出される誤差の和が閾値以下になる等の所定の条件を満たすまで繰り返されてよい。また、例えば、損失関数、学習率等の機械学習の条件は、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。この機械学習の処理により、上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかに基づいて対象者の歩行能力を判定する能力を獲得した訓練済み判定モデル6を生成することができる。 Through this series of updating processes, the learning processing unit 112 adjusts the values of the parameters of the determination model 6 so that the sum of the errors between the determination result (output value) and the true value of each learning data set 3 becomes small. adjust. This parameter value adjustment may be repeated until a predetermined condition is satisfied, such as, for example, performing a specified number of times or the sum of calculated errors being equal to or less than a threshold. Also, for example, machine learning conditions such as a loss function and a learning rate may be appropriately set according to the embodiment. Through this machine learning process, it is possible to generate a trained determination model 6 that has acquired the ability to determine the walking ability of the subject based on at least one of the first to fifth information.

保存処理部113は、上記機械学習により生成された訓練済み判定モデル6を学習結果データ125として保存する。訓練済み判定モデル6の演算を実行するための情報を保持可能であれば、学習結果データ125の構成は、特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。一例として、学習結果データ125は、判定モデル6の構成(例えば、ニューラルネットワークの構造等)及び機械学習により調整された演算パラメータの値を示す情報を含むように構成されてよい。学習結果データ125は、任意の記憶領域に保存されてよい。学習結果データ125は、訓練済み判定モデル6をコンピュータ上で使用可能な状態に設定するために適宜参照されてよい。 The storage processing unit 113 stores the trained determination model 6 generated by the machine learning as learning result data 125 . The configuration of the learning result data 125 is not particularly limited as long as it can hold information for executing calculations of the trained judgment model 6, and may be determined as appropriate according to the embodiment. As an example, the learning result data 125 may be configured to include information indicating the configuration of the judgment model 6 (for example, the structure of the neural network, etc.) and the values of the calculation parameters adjusted by machine learning. The learning result data 125 may be saved in any storage area. The learning result data 125 may be referred to as needed to set the trained judgment model 6 to a usable state on the computer.

<歩行能力判定装置>
図5は、本実施形態に係る歩行能力判定装置2のソフトウェア構成の一例を模式的に例示する。歩行能力判定装置2の制御部21は、記憶部22に記憶された歩行能力判定プログラム82をRAMに展開する。そして、制御部21は、RAMに展開された歩行能力判定プログラム82に含まれる命令をCPUにより実行し、各構成要素を制御する。これにより、図5に示されるとおり、本実施形態に係る歩行能力判定装置2は、データ取得部211、判定部212、及び出力部213をソフトウェアモジュールとして備えるコンピュータとして動作する。
<Walking ability determination device>
FIG. 5 schematically illustrates an example of the software configuration of the walking ability determination device 2 according to this embodiment. The control unit 21 of the walking ability determination device 2 expands the walking ability determination program 82 stored in the storage unit 22 to RAM. Then, the control unit 21 causes the CPU to execute instructions included in the walking ability determination program 82 developed in the RAM, and controls each component. Thereby, as shown in FIG. 5, the walking ability determination device 2 according to the present embodiment operates as a computer having a data acquisition unit 211, a determination unit 212, and an output unit 213 as software modules.

データ取得部211は、対象者の歩行を観測することで生成された対象データ221を取得するように構成される。対象データ221は、対象者の上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。判定部212は、学習結果データ125を保持していることで、機械学習により生成された訓練済み判定モデル6を備えている。判定部212は、訓練済み判定モデル6を使用して、取得された対象データ221に基づいて、対象者の歩行能力を判定するように構成される。出力部213は、対象者の歩行能力を判定した結果を出力するように構成される。 The data acquisition unit 211 is configured to acquire target data 221 generated by observing the walking of the target person. The target data 221 is configured to include at least one of the first to fifth information of the target person. The determination unit 212 has the trained determination model 6 generated by machine learning by holding the learning result data 125 . The determination unit 212 is configured to determine the walking ability of the subject based on the acquired subject data 221 using the trained determination model 6 . The output unit 213 is configured to output the result of determining the walking ability of the subject.

<その他>
モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2の各ソフトウェアモジュールに関しては後述する動作例で詳細に説明する。なお、本実施形態では、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2の各ソフトウェアモジュールがいずれも汎用のCPUによって実現される例について説明している。しかしながら、上記ソフトウェアモジュールの一部又は全部が、1又は複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。すなわち、上記各モジュールは、ハードウェアモジュールとして実現されてもよい。また、モデル生成装置1及び歩行能力判定装置2それぞれのソフトウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、ソフトウェアモジュールの省略、置換及び追加が行われてもよい。
<Others>
Each software module of the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 will be described in detail in operation examples described later. In this embodiment, an example in which each software module of the model generation device 1 and the walking ability determination device 2 is realized by a general-purpose CPU is described. However, some or all of the software modules may be implemented by one or more dedicated processors. That is, each module described above may be implemented as a hardware module. Further, regarding the software configurations of the model generation device 1 and the walking ability determination device 2, omission, replacement, and addition of software modules may be performed as appropriate according to the embodiment.

§3 動作例
[モデル生成装置]
図6は、本実施形態に係るモデル生成装置1による判定モデル6の機械学習に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。以下のモデル生成装置1の処理手順は、モデル生成方法の一例である。ただし、以下のモデル生成装置1の処理手順は、一例に過ぎず、各ステップは可能な限り変更されてよい。また、以下のモデル生成装置1の処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
§3 Operation example [Model generation device]
FIG. 6 is a flow chart showing an example of a processing procedure relating to machine learning of the judgment model 6 by the model generation device 1 according to this embodiment. The following processing procedure of the model generation device 1 is an example of the model generation method. However, the following processing procedure of the model generation device 1 is only an example, and each step may be changed as much as possible. Also, in the following processing procedure of the model generation device 1, steps can be omitted, replaced, or added as appropriate according to the embodiment.

(ステップS101)
ステップS101では、制御部11は、学習データ取得部111として動作し、複数の学習データセット3を取得する。
(Step S101)
In step S<b>101 , the control unit 11 operates as the learning data acquisition unit 111 and acquires multiple learning data sets 3 .

各学習データセット3は、被検者の歩行を観測することで適宜生成されてよい。被検者の歩行の観測には、任意のセンサが用いられてよい。センサには、例えば、加速度センサ、モーションキャプチャ、カメラ等が用いられてよい。センサにより得られるデータを適宜解析することで、第1情報から第5情報の少なくともいずれかを取得し、これにより、訓練データ31を生成することができる。 Each learning data set 3 may be appropriately generated by observing the subject's walking. Any sensor may be used to observe the subject's gait. The sensor may be, for example, an acceleration sensor, motion capture, camera, or the like. By appropriately analyzing the data obtained by the sensor, at least one of the first information to the fifth information can be obtained, thereby generating the training data 31 .

第1情報及び第2情報は、センサにより得られたデータから人体重心の動きを3次元解析することで得ることができる。また、歩行動作の開始点を任意のタイミングに設定し、歩行を開始した後に再びその開始点に戻ったタイミングまでを一回の歩行動作を捉えることができる。一例として、一方の脚が接地したタイミングを歩行動作の開始点と仮定すると、一方の脚が接地することで、両脚で身体を支える期間、他方の脚が離床し、一方の脚でのみ身体を支える期間、他方の脚が接地し、両脚で体を支える期間、及び一方の脚が離床し、他方の脚でのみ身体を支える期間を経て再び一方の脚が接地するまでの一連の動作が、1回の歩行動作に相当する。第3情報から第5情報は、センサにより得られたデータからこのような歩行動作を解析することで得ることができる。 The first information and the second information can be obtained by three-dimensionally analyzing the movement of the center of gravity of a person from data obtained by sensors. In addition, the starting point of the walking motion can be set at an arbitrary timing, and one walking motion can be captured from the start of walking to the timing of returning to the starting point. As an example, assuming that the timing at which one leg touches the ground is the starting point of the walking motion, when one leg touches the ground, the other leg leaves the floor while the body is supported by both legs, and the body is lifted by only one leg. The series of movements from the period of support, the period when the other leg touches the ground, the period when both legs support the body, the period when one leg leaves the floor, the period when the body is supported only by the other leg, and the one leg touches the ground again, It corresponds to one walking motion. The third to fifth information can be obtained by analyzing such walking motion from data obtained by sensors.

図7は、後述する実験例において、ある被検者の歩行を加速度センサにより計測した結果(計測データ)を示す。図8Aは、図7の計測結果を解析することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(冠状面)を示す。図8Bは、図8Aの演算結果にフィルタリング処理を適用することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(冠状面)を示す。図9Aは、図7の計測結果を解析することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(横断面)を示す。図9Bは、図9Aの演算結果にフィルタリング処理を適用することで得られた歩行時における人体重心の軌跡(横断面)を示す。 FIG. 7 shows the results (measurement data) of the walking of a subject measured by an acceleration sensor in an experimental example to be described later. FIG. 8A shows the trajectory (coronal plane) of the center of gravity of the human body during walking obtained by analyzing the measurement results of FIG. FIG. 8B shows the trajectory (coronal plane) of the center of gravity of the human body during walking obtained by applying the filtering process to the calculation result of FIG. 8A. FIG. 9A shows the trajectory (cross section) of the human center of gravity during walking obtained by analyzing the measurement results of FIG. FIG. 9B shows the trajectory (cross section) of the human center of gravity during walking obtained by applying the filtering process to the calculation result of FIG. 9A.

なお、当該歩行の計測では、3次元空間のy軸が被検者の前後方向(前方向が歩行の進行方向)に対応し、x軸が左右方向に対応し、z軸が上下方向に対応している。ただし、各方向の対応関係は、このような例に限定されなくてよい。各方向の対応関係は、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。 In the measurement of the walking, the y-axis of the three-dimensional space corresponds to the front-back direction of the subject (the front direction is the walking direction), the x-axis corresponds to the left-right direction, and the z-axis corresponds to the up-down direction. are doing. However, the correspondence relationship in each direction need not be limited to such an example. Correspondence in each direction may be determined as appropriate according to the embodiment.

一例として、図7に示される加速度センサの計測データを2回積分して、各時刻の左右の位置と上下の位置とを2次元ベクトルとしてプロットすることで、図8Aに示される冠状面の軌跡を得ることができる。この軌跡に対して、フィルタリング処理(フーリエ変換をした後、いくつかあるピークごとにバンドパスフィルタを施し、そのあと逆フーリエ変換をする)を適用することで、図8Bに示される軌跡を得ることができる。この軌跡の面積を積分により算出することで、第1情報(D_xz)を得ることができる。一方、図7に示される計測データを2回積分して、各時刻の左右の位置と前後の位置を2次元ベクトルとしてプロットすることで、図9Aに示される横断面の軌跡を得ることができる。横断面の軌跡と同様に、この軌跡に対して、フィルタリング処理を適用することで、図9Bに示される軌跡を得ることができる。この軌跡の面積を積分により算出することで、第2情報(D_xy)を得ることができる。 As an example, by integrating twice the measurement data of the acceleration sensor shown in FIG. 7 and plotting the left and right positions and the upper and lower positions at each time as a two-dimensional vector, the trajectory of the coronal plane shown in FIG. can be obtained. By applying a filtering process (Fourier transform, bandpass filtering for each peak, and then inverse Fourier transform) to this trajectory, the trajectory shown in FIG. 8B is obtained. can be done. The first information (D_xz) can be obtained by calculating the area of this trajectory by integration. On the other hand, by integrating the measurement data shown in FIG. 7 twice and plotting the left and right positions and the front and rear positions at each time as a two-dimensional vector, the trajectory of the cross section shown in FIG. 9A can be obtained. . Similar to the cross-sectional trajectory, filtering can be applied to this trajectory to obtain the trajectory shown in FIG. 9B. The second information (D_xy) can be obtained by calculating the area of this trajectory by integration.

また、加速度センサの計測データを図8Bのように変換し、無限大(∞)に似た形をしたプロットの右の上下方向の極小点の時刻(t1)及び左の上下方向の極小点の時刻(t2)を測定することで左右の各足が遊脚と立脚がかわる時刻がわかり、歩行における各脚片方で支持する時間を算出することができる。算出された各脚の支持時間から、第3情報(γ_t)を得ることができる。また、加速度センサの計測データを図8B及び図9Bのように変換し、各時刻の上下(z軸)、左右(x軸)、前後(y軸)の位置を3次元ベクトルとすると、腰の軌跡を3次元的に復元できる。その軌跡の左右の足の遊脚立脚の境目を上述の通り左右の上下方向の極小点で示し、その間の3次元軌跡に沿った距離を左足立脚の時間と右足立脚の時間でそれぞれ測定することにより、歩行における各脚片方で支持する間に移動する距離を算出することができる。なお、厳密には両足立脚の時間があるが、その時間は限りなく短いものとして、極小点で左右の立脚遊脚が入れ替わるものとして扱った。算出された各脚支持での移動距離から、第4情報(γ_d)を得ることができる。なお、左右の偏り具合を表現可能であれば、第3情報及び第4情報における「相違の程度」の表現方法は、任意であってよい。一例として、第3情報及び第4情報における「相違の程度」は、左右比又は左右差により表現されてよい。 Also, the measurement data of the acceleration sensor is converted as shown in FIG. By measuring the time (t2), the time when each of the left and right feet changes between the free leg and the stance leg can be known, and the time during which each leg is supported during walking can be calculated. Third information (γ_t) can be obtained from the calculated support time of each leg. Also, if the measurement data of the acceleration sensor is converted as shown in FIGS. The trajectory can be reconstructed three-dimensionally. As described above, the boundaries between the free and stance legs of the left and right feet of the trajectory are indicated by the minimum points in the vertical direction on the left and right, and the distance along the three-dimensional trajectory between them is measured by the time of the left leg and the time of the right leg. can calculate the distance traveled while each leg is supported by one leg during walking. Strictly speaking, there is a time for both legs to stand, but this time is assumed to be infinitely short, and the left and right stance and swing legs are exchanged at the minimum point. The fourth information (γ_d) can be obtained from the calculated moving distance for each leg support. It should be noted that any method of expressing the "degree of difference" in the third information and the fourth information may be used as long as the degree of left-right bias can be expressed. As an example, the “degree of difference” between the third information and the fourth information may be represented by a left-right ratio or a left-right difference.

更に、加速度センサの計測データをフーリエ変換するといくつかピークが出てくるが、一番低い周波数のピークはその人の歩行の基底周波数を示し、それはストライド(左右一歩づつの二歩)の周波数(単位・Hz)であり、その逆数は二歩分の時間(単位・秒)となる。また、この二歩分の時間は、図8B又は図9Bで、ある出発点から一周してその出発点に戻る時間に一致する。半分にすれば一歩分の平均時間になる。基底周波数以外のピークはその高調波であり、全体として歩行動作の繰り返しを捉えることができる。所定時間の間に歩行動作を繰り返した回数をカウントすることにより、この基底周波数で第5情報を得ることができる。所定時間は、適宜決定されてよい。なお、歩行回数が多いか少ないかを表現可能であれば、第5情報における「歩行動作を繰り返す程度」の表現方法は、任意であってよい。一例として、「歩行動作を繰り返す程度」は、周波数又は周期により表現されてよい。 Furthermore, when the measurement data of the acceleration sensor is Fourier transformed, several peaks appear. The lowest frequency peak indicates the base frequency of the person's walking, which is the stride frequency unit/Hz), and its reciprocal is the time for two steps (unit/second). Also, the time for two steps corresponds to the time to go around from a starting point and return to the starting point in FIG. 8B or FIG. 9B. If you halve it, it will be the average time for one step. Peaks other than the base frequency are its harmonics, and the repetition of walking motion can be captured as a whole. By counting the number of times the walking motion is repeated for a predetermined period of time, the fifth information can be obtained with this base frequency. The predetermined time may be determined as appropriate. It should be noted that any expression method may be used for the "degree of repetition of walking motion" in the fifth information as long as it is possible to express whether the number of times of walking is large or small. As an example, the “degree of repetition of walking motion” may be expressed by frequency or period.

訓練データ31は、上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。各学習データセット3の訓練データ31は、各被検者の第1情報、第2情報、第3情報、第4情報及び第5情報の全てを含むように構成されてよい。また、これら以外の他の情報が、推論の説明変数に更に採用されてよい。説明変数に他の情報を更に採用する場合、訓練データ31は、当該他の情報を更に含むように構成されてよい。 The training data 31 is configured to include at least one of the first to fifth information. The training data 31 of each learning data set 3 may be configured to include all of the first information, second information, third information, fourth information and fifth information for each subject. Also, information other than these may be further adopted as explanatory variables for inference. If other information is further adopted as explanatory variables, the training data 31 may be configured to further include the other information.

一方、各被検者の歩行能力を適宜評価することで、正解ラベル32を生成することができる。各被検者の歩行能力の評価は、人手(医師)により行われてよい。或いは、被検者の少なくとも一部の歩行能力の評価は、任意の機械的手法により行われてよい。正解ラベル32は、被検者の歩行能力の真値を示すように構成される。歩行能力の評価指標は、任意でよい。歩行能力は、連続値又は離散値(例えば、カテゴリ、クラス等)により表現されてよい。一例として、歩行能力の評価指標には、FACが採用されてよい。生成された正解ラベル32を対応する訓練データ31に関連付けることで、各学習データセット3を生成することができる。1名の被検者から生成される学習データセット3の件数は任意であってよい。 On the other hand, the correct label 32 can be generated by appropriately evaluating the walking ability of each subject. The evaluation of walking ability of each subject may be performed manually (physician). Alternatively, assessment of the walking ability of at least a portion of the subject may be performed by any mechanical technique. The correct label 32 is configured to indicate the true value of the subject's walking ability. The walking ability evaluation index may be arbitrary. Walking ability may be represented by continuous or discrete values (eg, categories, classes, etc.). As an example, FAC may be adopted as an evaluation index of walking ability. By associating the generated correct label 32 with the corresponding training data 31, each learning data set 3 can be generated. The number of learning data sets 3 generated from one subject may be arbitrary.

各学習データセット3は、コンピュータの動作により自動的に生成されてもよいし、或いは少なくとも部分的にオペレータの操作を含むことで手動的に生成されてもよい。また、各学習データセット3の生成は、モデル生成装置1により行われてもよいし、モデル生成装置1以外の他のコンピュータにより行われてもよい。各学習データセット3をモデル生成装置1が生成する場合、制御部11は、自動的に又はオペレータの操作により手動的に上記生成処理を実行することで、各学習データセット3を取得する。一方、各学習データセット3を1又は複数の他のコンピュータが生成する場合、制御部11は、例えば、ネットワーク、記憶媒体91、外部記憶装置等を介して、各学習データセット3を取得する。一部の学習データセット3をモデル生成装置1が生成し、その他の学習データセット3を1又は複数の他のコンピュータが生成してもよい。 Each training data set 3 may be generated automatically by computer action, or may be generated manually, at least partially including operator action. Moreover, the generation of each learning data set 3 may be performed by the model generation device 1 or may be performed by a computer other than the model generation device 1 . When the model generation device 1 generates each learning data set 3, the control unit 11 acquires each learning data set 3 by executing the above generation processing automatically or manually by an operator's operation. On the other hand, when each learning data set 3 is generated by one or more other computers, the control unit 11 acquires each learning data set 3 via, for example, a network, a storage medium 91, an external storage device, or the like. A part of the learning data sets 3 may be generated by the model generation device 1 and the other learning data sets 3 may be generated by one or more other computers.

取得する学習データセット3の件数は、特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。複数の学習データセット3を取得すると、制御部11は、次のステップS102に処理を進める。 The number of learning data sets 3 to be acquired is not particularly limited, and may be determined as appropriate according to the embodiment. After acquiring the plurality of learning data sets 3, the control unit 11 proceeds to the next step S102.

(ステップS102)
ステップS102では、制御部11は、学習処理部112として動作し、取得された複数の学習データセット3を使用して、判定モデル6の機械学習を実施する。上記のとおり、制御部11は、機械学習により、各学習データセット3の訓練データ31に対する推論結果(歩行能力を判定した結果)と正解ラベル32により示される真値との間の誤差が小さくなるように判定モデル6の演算パラメータの値を最適化する。この機械学習の結果、第1情報から第5情報の少なくともいずれかに基づいて対象者の歩行能力を判定する能力を獲得した訓練済み判定モデル6を生成することができる。訓練データ31が第1情報から第5情報の全てを含む場合、第1情報から第5情報の全てに基づいて対象者の歩行能力を判定する能力を獲得した訓練済み判定モデル6を生成することができる。機械学習の処理が完了すると、制御部11は、次のステップS103に処理を進める。
(Step S102)
In step S<b>102 , the control unit 11 operates as the learning processing unit 112 and performs machine learning of the judgment model 6 using the acquired plurality of learning data sets 3 . As described above, the control unit 11 uses machine learning to reduce the error between the inference result (the result of determining the walking ability) for the training data 31 of each learning data set 3 and the true value indicated by the correct label 32. The values of the calculation parameters of the judgment model 6 are optimized as follows. As a result of this machine learning, it is possible to generate a trained determination model 6 that has acquired the ability to determine the walking ability of the subject based on at least one of the first to fifth information. When the training data 31 includes all of the first information to the fifth information, generating a trained judgment model 6 that has acquired the ability to judge the walking ability of the subject based on all of the first information to the fifth information. can be done. When the machine learning process is completed, the control unit 11 advances the process to the next step S103.

(ステップS103)
ステップS103では、制御部11は、保存処理部113として動作し、機械学習により生成された訓練済み判定モデル6に関する情報を学習結果データ125として生成する。そして、制御部11は、生成された学習結果データ125を任意の記憶領域に保存する。
(Step S103)
In step S<b>103 , the control unit 11 operates as the storage processing unit 113 and generates information on the trained judgment model 6 generated by machine learning as the learning result data 125 . Then, the control unit 11 saves the generated learning result data 125 in an arbitrary storage area.

学習結果データ125の保存先は、例えば、制御部11内のRAM、記憶部12、外部記憶装置、記憶メディア又はこれらの組み合わせであってよい。記憶メディアは、例えば、CD、DVD等であってよく、制御部11は、ドライブ17を介して記憶メディアに学習結果データ125を格納してもよい。外部記憶装置は、例えば、NAS(Network Attached Storage)等のデータサーバであってよい。この場合、制御部11は、通信インタフェース13を利用して、ネットワークを介してデータサーバに学習結果データ125を格納してもよい。また、外部記憶装置は、例えば、外部インタフェース14を介してモデル生成装置1に接続された外付けの記憶装置であってもよい。 The storage destination of the learning result data 125 may be, for example, the RAM in the control unit 11, the storage unit 12, an external storage device, a storage medium, or a combination thereof. The storage medium may be, for example, a CD, DVD, or the like, and the control section 11 may store the learning result data 125 in the storage medium via the drive 17 . The external storage device may be, for example, a data server such as NAS (Network Attached Storage). In this case, the control unit 11 may use the communication interface 13 to store the learning result data 125 in the data server via the network. Also, the external storage device may be, for example, an external storage device connected to the model generation device 1 via the external interface 14 .

学習結果データ125の保存が完了すると、制御部11は、本動作例に係るモデル生成装置1の処理手順を終了する。 When the storage of the learning result data 125 is completed, the control unit 11 terminates the processing procedure of the model generation device 1 according to this operation example.

なお、生成された学習結果データ125は、任意のタイミングで歩行能力判定装置2に提供されてよい。一例として、制御部11は、上記ステップS103の処理として又はステップS103の処理とは別に、学習結果データ125を歩行能力判定装置2に転送してもよい。歩行能力判定装置2は、この転送を受信することで、学習結果データ125を取得してもよい。他の一例として、歩行能力判定装置2は、通信インタフェース23を利用して、モデル生成装置1又はデータサーバにネットワークを介してアクセスすることで、学習結果データ125を取得してもよい。他の一例として、歩行能力判定装置2は、記憶媒体92を介して、学習結果データ125を取得してもよい。他の一例として、学習結果データ125は、歩行能力判定装置2に予め組み込まれてもよい。 Note that the generated learning result data 125 may be provided to the walking ability determination device 2 at any timing. As an example, the control unit 11 may transfer the learning result data 125 to the walking ability determination device 2 as the process of step S103 or separately from the process of step S103. The walking ability determination device 2 may acquire the learning result data 125 by receiving this transfer. As another example, the walking ability determination device 2 may acquire the learning result data 125 by accessing the model generation device 1 or the data server via the network using the communication interface 23 . As another example, the walking ability determination device 2 may acquire the learning result data 125 via the storage medium 92 . As another example, the learning result data 125 may be incorporated in the walking ability determination device 2 in advance.

また、制御部11は、上記ステップS101からステップS103の処理を定期又は不定期に繰り返すことで、訓練済み判定モデル6(学習結果データ125)を更新又は新たに生成してもよい。この繰り返しの際に、機械学習に使用する学習データセット3の少なくとも一部の変更、修正、追加、削除等が適宜実行されてよい。そして、制御部11は、更新した又は新たに生成した学習結果データ125を任意の方法及びタイミングで歩行能力判定装置2に提供することで、歩行能力判定装置2の保持する学習結果データ125を更新してもよい。 Further, the control unit 11 may update or newly generate the trained judgment model 6 (learning result data 125) by periodically or irregularly repeating the processing from step S101 to step S103. During this repetition, at least part of the learning data set 3 used for machine learning may be changed, corrected, added, deleted, etc., as appropriate. Then, the control unit 11 provides the walking ability determination device 2 with the updated or newly generated learning result data 125 in an arbitrary method and timing, thereby updating the learning result data 125 held by the walking ability determination device 2. You may

[歩行能力判定装置]
図10は、本実施形態に係る歩行能力判定装置2による対象者の歩行能力判定に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。以下で説明する歩行能力判定装置2の処理手順は、歩行能力判定方法の一例である。ただし、以下で説明する歩行能力判定装置2の処理手順は、一例に過ぎず、各ステップは可能な限り変更されてよい。また、以下の処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が行われてよい。
[Walking ability determination device]
FIG. 10 is a flowchart showing an example of a processing procedure for judging the walking ability of a subject by the walking ability judging device 2 according to this embodiment. The processing procedure of the walking ability determination device 2 described below is an example of the walking ability determination method. However, the processing procedure of the walking ability determination device 2 described below is merely an example, and each step may be changed as much as possible. Further, in the following processing procedures, steps may be omitted, replaced, or added as appropriate according to the embodiment.

(ステップS201)
ステップS201では、制御部21は、データ取得部211として動作し、対象データ221を取得する。
(Step S201)
In step S<b>201 , the control unit 21 operates as the data acquisition unit 211 and acquires the target data 221 .

対象データ221は、上記訓練データ31と同種のデータであり、訓練データ31と同様の方法で生成されてよい。対象データ221は、対象者の上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される。対象データ221は、対象者の第1情報、第2情報、第3情報、第4情報及び第5情報の全てを含むように構成されてよい。 The target data 221 is the same type of data as the training data 31 and may be generated by the same method as the training data 31 . The target data 221 is configured to include at least one of the first to fifth information of the target person. The target data 221 may be configured to include all of the first information, second information, third information, fourth information and fifth information of the target person.

一例では、制御部21は、対象者の歩行を観測することで生成された計測データをセンサから直接的に又は間接的に取得し、取得された計測データを解析することで、対象データ221を取得してよい。他の一例では、対象データ221は、他のコンピュータにより生成されてよい。制御部21は、例えば、ネットワーク、記憶媒体92、外部記憶装置等を介して、対象データ221を取得してよい。対象データ221を取得すると、制御部21は、次のステップS202に処理を進める。 In one example, the control unit 21 directly or indirectly acquires measurement data generated by observing the walking of the subject from a sensor, and analyzes the acquired measurement data to obtain the target data 221. may be obtained. In another example, target data 221 may be generated by another computer. The control unit 21 may acquire the target data 221 via, for example, a network, the storage medium 92, an external storage device, or the like. After acquiring the target data 221, the control unit 21 advances the process to the next step S202.

(ステップS202)
ステップS202では、制御部21は、判定部212として動作し、学習結果データ125を参照して、訓練済み判定モデル6の設定を行う。そして、制御部21は、訓練済み判定モデル6を使用して、取得された対象データ221に基づいて、対象者の歩行能力を判定する。すなわち、制御部21は、取得された対象データ221を訓練済み判定モデル6に入力し、訓練済み判定モデル6の演算処理を実行する。この演算処理を実行した結果として、制御部21は、対象者の歩行能力を判定した結果に対応する出力値を訓練済み判定モデル6から取得する。判定結果を取得すると、制御部21は、次のステップS203に処理を進める。
(Step S202)
In step S<b>202 , the control unit 21 operates as the determination unit 212 and refers to the learning result data 125 to set the trained determination model 6 . Then, the control unit 21 uses the trained determination model 6 to determine the walking ability of the subject based on the acquired target data 221 . That is, the control unit 21 inputs the acquired target data 221 to the trained judgment model 6 and executes the arithmetic processing of the trained judgment model 6 . As a result of executing this arithmetic processing, the control unit 21 acquires from the trained judgment model 6 an output value corresponding to the result of judging the walking ability of the subject. After acquiring the determination result, the control unit 21 advances the process to the next step S203.

(ステップS203)
ステップS203では、制御部21は、出力部213として動作し、対象者の歩行能力を判定した結果を出力する。判定結果の出力先及び出力する情報の内容はそれぞれ、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。例えば、制御部21は、ステップS202により得られた判定結果をそのまま出力してよい。また、制御部21は、得られた判定結果に基づいて、何らかの情報処理を実行してもよい。そして、制御部21は、その情報処理を実行した結果を、判定結果に関する情報として出力してもよい。一例として、歩行能力の判定結果と対象者に通知する情報(例えば、歩行能力が低い対象者に対するリハビリテーション内容等)との対応関係が予め決められていてもよい。制御部21は、この対応関係に基づいて、ステップS202により得られた判定結果から対象者への通知情報を生成し、生成された通知情報を出力してよい。出力先は、例えば、出力装置26、他のコンピュータの出力装置等であってよい。出力形式は、例えば、画面出力、音声出力、印刷等であってよい。
(Step S203)
In step S203, the control unit 21 operates as the output unit 213 and outputs the result of determining the walking ability of the subject. The output destination of the determination result and the content of the information to be output may be appropriately determined according to the embodiment. For example, the control unit 21 may directly output the determination result obtained in step S202. Also, the control unit 21 may execute some information processing based on the obtained determination result. Then, the control unit 21 may output the result of executing the information processing as information on the determination result. As an example, the correspondence relationship between the determination result of walking ability and the information to be notified to the subject (for example, the content of rehabilitation for a subject with low walking ability, etc.) may be determined in advance. Based on this correspondence relationship, the control unit 21 may generate notification information for the subject from the determination result obtained in step S202, and output the generated notification information. The output destination may be, for example, the output device 26, an output device of another computer, or the like. The output format may be, for example, screen output, audio output, printing, or the like.

判定結果に関する情報の出力が完了すると、制御部21は、本動作例に係る歩行能力判定装置2の処理手順を終了する。制御部21は、ステップS201において複数の対象者の対象データ221を取得し、各対象者の対象データ221に対してステップS202及びステップS203の処理を実行してもよい。これにより、歩行能力判定装置2は、複数の対象者それぞれの歩行能力を判定してよい。また、制御部21は、任意の対象者に対して、ステップS201からステップS203の一連の情報処理を繰り返し実行してよい。これにより、歩行能力判定装置2は、対象者の歩行能力を継続的にモニタリングしてよい。 When the output of the information regarding the determination result is completed, the control unit 21 terminates the processing procedure of the walking ability determination device 2 according to this operation example. The control unit 21 may acquire the target data 221 of a plurality of subjects in step S201, and perform the processes of steps S202 and S203 on the target data 221 of each subject. Thereby, the walking ability determination device 2 may determine the walking ability of each of the plurality of subjects. Further, the control unit 21 may repeatedly execute a series of information processing from step S201 to step S203 for any target person. Thereby, the walking ability determination device 2 may continuously monitor the walking ability of the subject.

[特徴]
以上のとおり、本実施形態では、ステップS101からステップS103の処理により、上記第1情報から第5情報の少なくともいずれかから歩行能力を判定する能力を獲得した訓練済み判定モデル6を生成することができる。ステップS202の処理において、生成された訓練済み判定モデル6を用いることで、対象者の歩行能力を機械的な手法で適切に評価することができる。また、第1情報から第5情報の全てを判定モデル6の説明変数として採用することで、対象者の歩行能力をより精度よく判定することができる。
[feature]
As described above, in the present embodiment, it is possible to generate a trained determination model 6 that has acquired the ability to determine walking ability from at least one of the first information to the fifth information through the processing from step S101 to step S103. can. By using the generated trained determination model 6 in the process of step S202, the walking ability of the subject can be appropriately evaluated by a mechanical method. Further, by adopting all of the first information to the fifth information as explanatory variables of the determination model 6, the walking ability of the subject can be determined with higher accuracy.

§4 実験例
<第1実験例>
27人の被検者それぞれの腰に加速度センサ(ZMP社製、IMU-Z)を装着し、各被検者の歩行を加速度センサにより観測することで、計測データ(図7)を得た。得られた計測データから上記方法により第1情報から第5情報までの5つの情報(歩行データ)を算出した。第3情報及び第4情報の表現には、差を用いた。第5情報(freq)の表現には、周波数を用いた。また、19名の医療従事者(医師)により各被検者の歩行能力をFACの指標で評価し、各医療従事者の評価結果の平均値を各被検者の歩行能力の真値として取得した。そして、得られた真値を正解ラベルとして歩行データに関連付けることで、データセットを生成した。
§4 Experimental example <First experimental example>
An acceleration sensor (IMU-Z, manufactured by ZMP) was attached to the waist of each of the 27 subjects, and the walking of each subject was observed by the acceleration sensor to obtain measurement data (FIG. 7). Five pieces of information (walking data) from the first information to the fifth information were calculated from the obtained measurement data by the above method. A difference was used to express the third information and the fourth information. A frequency was used to express the fifth information (freq). In addition, 19 medical workers (doctors) evaluated the walking ability of each subject using the FAC index, and the average value of the evaluation results of each medical worker was obtained as the true value of the walking ability of each subject. bottom. Then, a data set was generated by associating the obtained true values with the walking data as correct labels.

生成された29人分のデータセットのうち、15人分のデータセットを機械学習に使用して、訓練済み判定モデルを生成した。判定モデルの構成には、層状型ニューラルネットワーク(層の数:3、ノード数:5,3,1)を採用し、機械学習の方法には、上記誤差逆伝播法を採用した。そして、残りの12人分のデータセットを、生成された訓練済み判定モデルの評価に使用した。各被検者の歩行能力の評価結果を以下の表1に示す。 Of the 29 generated datasets, 15 datasets were used for machine learning to generate a trained decision model. A layered neural network (number of layers: 3, number of nodes: 5, 3, 1) was adopted for the configuration of the judgment model, and the error backpropagation method was adopted for the machine learning method. The remaining 12 datasets were then used to evaluate the generated trained decision model. Table 1 below shows the evaluation results of the walking ability of each subject.

Figure 2023017652000002
Figure 2023017652000002

表1に示されるとおり、生成された訓練済み判定モデルの判定結果と医療従事者による歩行能力の評価結果の平均値(真値)との誤差の平均値は0.996であった。機械学習に使用したデータセットの件数が15人分であることを考慮すると、上記5つの情報によれば、まずまずの精度で対象者の歩行能力を判定可能であることが分かった。 As shown in Table 1, the average value of the error between the judgment result of the generated trained judgment model and the average value (true value) of the walking ability evaluation result by the medical staff was 0.996. Considering that the number of data sets used for machine learning is 15, it was found that the walking ability of the subject can be determined with reasonable accuracy according to the above five pieces of information.

また、被検者個々の判定結果を参照すると、FAC3、4あたりの被検者の判定にやや大きなずれが生じた。これは、FAC3、4あたりの歩行能力の評価は熟練の医師でも間違いやすく(例えば、FAC3をFAC4と取り違える)、正解ラベルにより示される真値にぶれが生じていたことが影響したものと推測された。したがって、これらの点から、学習に使用するデータセットの件数を増やし、かつ歩行能力の真値(正解ラベル)を得る際に各被検者の歩行能力を評価する医師の数を増やすことで、より精度の高い訓練済み判定モデルを生成可能であることが推測された。 In addition, when referring to the judgment results of individual subjects, there was a slightly large discrepancy in the judgments of subjects around FACs 3 and 4. It is presumed that this is due to the fact that even experienced doctors are prone to make mistakes in evaluating walking ability per FAC3 and 4 (for example, FAC3 is mistaken for FAC4), and that the true value indicated by the correct label is blurred. rice field. Therefore, from these points, by increasing the number of data sets used for learning and increasing the number of doctors who evaluate the walking ability of each subject when obtaining the true value (correct label) of walking ability, It was speculated that a more accurate trained judgment model could be generated.

<第2実験例>
次に、乱数によりランダムに被検者のペアを選択し、5つの情報のうちの1つを交換した(例えば、患者A及び患者Bの間で第5情報の値を交換した)。交換前と交換後との間で、第1実験例で生成された訓練済み判定モデルの出力値の差分を各情報のPI(permutation importance)の値として算出した。そして、算出された5つの情報のPIの値の絶対値の和に対するそれぞれのPIの値の比率を、歩行能力の判定に対する5つの情報それぞれの寄与率として算出した。
<Second Experimental Example>
Next, pairs of subjects were selected at random by random numbers, and one of the five pieces of information was exchanged (eg, the value of the fifth piece of information was exchanged between patient A and patient B). The difference in the output values of the trained judgment model generated in the first experimental example between before and after the exchange was calculated as the value of PI (permutation importance) of each piece of information. Then, the ratio of each PI value to the sum of the absolute values of the calculated PI values of the five information was calculated as the contribution ratio of each of the five information to the determination of the walking ability.

図11は、各情報の寄与率を算出した結果を示す。図11に示されるとおり、5つの情報それぞれある程度の寄与率を有していた。この結果から、5つの情報全てを用いなくても(すなわち、5つの情報のうちの少なくともいずれかにより)、対象者の歩行能力を判定可能であることが分かった。また、5つの情報のうち、第1情報(人体重心の軌跡の冠状面での面積)及び第4情報(片脚支持時における移動距離の左右の相違)の寄与率が比較的に高かった。この結果から、訓練データ31及び対象データ221は、第1情報及び第4情報の少なくとも一方を含むように構成されることが好ましいことが分かった。 FIG. 11 shows the result of calculating the contribution rate of each information. As shown in FIG. 11, each of the five pieces of information had a certain degree of contribution. From this result, it was found that the walking ability of the subject can be determined without using all five pieces of information (that is, by at least one of the five pieces of information). Also, among the five pieces of information, the first information (the area of the trajectory of the center of gravity of the human body on the coronal plane) and the fourth information (difference in left-right movement distance when supporting one leg) had a relatively high contribution rate. From this result, it was found that the training data 31 and the target data 221 are preferably configured to include at least one of the first information and the fourth information.

1…モデル生成装置、
11…制御部、12…記憶部、13…通信インタフェース、
14…外部インタフェース、
15…入力装置、16…出力装置、17…ドライブ、
81…モデル生成プログラム、91…記憶媒体、
111…学習データ取得部、112…学習処理部、
113…保存処理部、125…学習結果データ、
2…歩行能力判定装置、
21…制御部、22…記憶部、23…通信インタフェース、
24…外部インタフェース、
25…入力装置、26…出力装置、27…ドライブ、
82…歩行能力判定プログラム、92…記憶媒体、
211…データ取得部、212…判定部、213…出力部、
221…対象データ、
3…学習データセット、
31…訓練データ、32…正解ラベル、
6…判定モデル
1 ... model generation device,
11... control unit, 12... storage unit, 13... communication interface,
14 ... external interface,
15... input device, 16... output device, 17... drive,
81 ... model generation program, 91 ... storage medium,
111... learning data acquisition unit, 112... learning processing unit,
113... Storage processing unit, 125... Learning result data,
2 ... walking ability determination device,
21... control unit, 22... storage unit, 23... communication interface,
24 ... external interface,
25... input device, 26... output device, 27... drive,
82... walking ability determination program, 92... storage medium,
211 ... data acquisition unit, 212 ... determination unit, 213 ... output unit,
221 ... target data,
3 ... learning data set,
31... training data, 32... correct label,
6 ... Judgment model

Claims (8)

対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するデータ取得部であって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、データ取得部と、
機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定する判定部と、
前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力する出力部と、
を備える、
歩行能力判定装置。
A data acquisition unit that acquires target data generated by observing walking of a subject, wherein the target data is a first data indicating an area on a coronal plane of a trajectory of the center of gravity of a person during walking of the subject. information, second information indicating the area of the cross section of the trajectory, third information indicating the degree of difference in the time of supporting with one of the left and right legs during walking, movement while supporting with one of the left and right legs during walking a data acquisition unit configured to include at least one of fourth information indicating the degree of difference in walking distance and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time;
a determination unit that determines the walking ability of the subject based on the acquired target data using a trained determination model generated by machine learning;
an output unit that outputs a result of determining the walking ability of the subject;
comprising
Walking ability judgment device.
前記対象データは、前記第1情報、前記第2情報、前記第3情報、前記第4情報及び前記第5情報の全てを含むように構成される、
請求項1に記載の歩行能力判定装置。
the target data is configured to include all of the first information, the second information, the third information, the fourth information and the fifth information;
The walking ability determination device according to claim 1.
コンピュータが、
対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するステップであって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、ステップと、
機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定するステップと、
前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力するステップと、
を実行する、
歩行能力判定方法。
the computer
a step of acquiring target data generated by observing the walking of a subject, wherein the target data is first information indicating an area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the person during walking of the subject; Second information indicating the area of the cross section of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time of support by one of the left and right legs during walking, Distance moved while supporting by one of the left and right legs during walking a step configured to include at least one of fourth information indicating the degree of difference between and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time;
determining the walking ability of the subject based on the obtained subject data using a trained determination model generated by machine learning;
a step of outputting a result of determining the walking ability of the subject;
run the
Walking ability judgment method.
コンピュータに、
対象者の歩行を観測することで生成された対象データを取得するステップであって、前記対象データは、前記対象者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成される、ステップと、
機械学習により生成された訓練済み判定モデルを使用して、取得された対象データに基づき、前記対象者の歩行能力を判定するステップと、
前記対象者の歩行能力を判定した結果を出力するステップと、
を実行させるための、
歩行能力判定プログラム。
to the computer,
a step of acquiring target data generated by observing the walking of a subject, wherein the target data is first information indicating an area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the person during walking of the subject; Second information indicating the area of the cross section of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time of support by one of the left and right legs during walking, Distance moved while supporting by one of the left and right legs during walking a step configured to include at least one of fourth information indicating the degree of difference between and fifth information indicating the degree of repetition of the walking motion for a predetermined time;
determining the walking ability of the subject based on the obtained subject data using a trained determination model generated by machine learning;
a step of outputting a result of determining the walking ability of the subject;
to run the
Walking ability judgment program.
複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するデータ取得部であって、
前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、
前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、
前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、
学習データ取得部と、
取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施する学習処理部であって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、学習処理部と、
を備える、
モデル生成装置。
A data acquisition unit that acquires a plurality of learning data sets respectively generated by observing the gait of each of a plurality of subjects,
Each learning data set is composed of a combination of training data and correct labels,
The training data of each learning data set includes first information indicating an area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject, second information indicating an area on the transverse plane of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time during which the right and left leg is supported during walking, fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while the right and left leg is supported during walking, and a predetermined time period. configured to include at least one of the fifth information indicating the degree of repeating the walking motion between
wherein the correct label for each training data set is configured to indicate the true value of the walking ability of each subject;
a learning data acquisition unit;
A learning processing unit that performs machine learning of a judgment model using a plurality of acquired learning data sets, wherein the machine learning is performed on each of the learning data sets based on the training data for each subject a learning processing unit configured by training the judgment model so that the result of judging the walking ability of the judgment model by the judgment model matches the true value indicated by the correct answer label;
comprising
model generator.
前記各学習データセットの前記訓練データは、前記第1情報、前記第2情報、前記第3情報、前記第4情報及び前記第5情報の全てを含むように構成される、
請求項5に記載のモデル生成装置。
the training data of each training data set is configured to include all of the first information, the second information, the third information, the fourth information and the fifth information;
The model generation device according to claim 5.
コンピュータが、
複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するステップであって、
前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、
前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、
前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、
ステップと、
取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施するステップであって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、ステップと、
を実行する、
モデル生成方法。
the computer
A step of acquiring a plurality of learning data sets respectively generated by observing the gait of each of a plurality of subjects,
Each learning data set is composed of a combination of training data and correct labels,
The training data of each learning data set includes first information indicating an area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject, second information indicating an area on the transverse plane of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time during which the right and left leg is supported during walking, fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while the right and left leg is supported during walking, and a predetermined time period. configured to include at least one of the fifth information indicating the degree of repeating the walking motion between
wherein the correct label for each training data set is configured to indicate the true value of the walking ability of each subject;
a step;
a step of performing machine learning of a judgment model using the acquired plurality of learning data sets, wherein the machine learning is performed on each of the learning data sets based on the training data to determine the gait of each subject; training the decision model so that a result of determining ability by the decision model matches a true value indicated by the correct answer label;
run the
Model generation method.
コンピュータに、
複数の被検者それぞれの歩行を観測することでそれぞれ生成された複数の学習データセットを取得するステップであって、
前記各学習データセットは、訓練データ及び正解ラベルの組み合わせにより構成され、
前記各学習データセットの前記訓練データは、前記各被検者の歩行時における人体重心の軌跡の冠状面での面積を示す第1情報、前記軌跡の横断面での面積を示す第2情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する時間の相違の程度を示す第3情報、歩行において左右それぞれの脚片方で支持する間に移動する距離の相違の程度を示す第4情報、及び所定時間の間に歩行動作を繰り返す程度を示す第5情報の少なくともいずれかを含むように構成され、
前記各学習データセットの前記正解ラベルは、前記各被検者の歩行能力の真値を示すように構成される、
ステップと、
取得された複数の学習データセットを使用して、判定モデルの機械学習を実施するステップであって、前記機械学習は、前記各学習データセットについて、前記訓練データに基づき前記各被検者の歩行能力を前記判定モデルにより判定した結果が前記正解ラベルにより示される真値に適合するように前記判定モデルを訓練することにより構成される、ステップと、
を実行させるための、
モデル生成プログラム。
to the computer,
A step of acquiring a plurality of learning data sets respectively generated by observing the gait of each of a plurality of subjects,
Each learning data set is composed of a combination of training data and correct labels,
The training data of each learning data set includes first information indicating an area on the coronal plane of the trajectory of the center of gravity of the human body during walking of each subject, second information indicating an area on the transverse plane of the trajectory, Third information indicating the degree of difference in the time during which the right and left leg is supported during walking, fourth information indicating the degree of difference in the distance traveled while the right and left leg is supported during walking, and a predetermined time period. configured to include at least one of the fifth information indicating the degree of repeating the walking motion between
wherein the correct label for each training data set is configured to indicate the true value of the walking ability of each subject;
a step;
a step of performing machine learning of a judgment model using the acquired plurality of learning data sets, wherein the machine learning is performed on each of the learning data sets based on the training data to determine the gait of each subject; training the decision model so that a result of determining ability by the decision model matches a true value indicated by the correct answer label;
to run the
Model generation program.
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