JP6527024B2 - 移動運動解析装置及びシステム並びにプログラム - Google Patents
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Description
加速度センサを用いて得られた、人の移動運動中における加速度を表すデータに基づいて、前記人の左右方向における加速度の波形を特定する第1の処理と、
前記第1の処理で得られる加速度の波形を積分処理して速度の波形を生成する第2の処理と、
前記第2の処理で得られる速度の波形を積分処理して位置の波形を生成する第3の処理と、
前記第3の処理で得られる位置の波形から、該位置の波形を移動平均処理して得られる成分を除去する第4の処理とを行うことにより、処理済みの位置の波形を生成する第1の生成手段と、
前記処理済みの位置の波形に基づいて、左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する特定手段とを備えた移動運動解析装置を呈要する。
前記第1の生成手段が、前記第2の処理または前記第3の処理の後に、該処理で得られた波形における線形成分を除去する第5の処理を行う、上記第1の観点の移動運動解析装置を提供する。
前記第1の生成手段が、前記第1の処理、前記第2の処理または前記第3の処理の前に、該処理で得られる波形における低周波成分を除去する第6の処理を行う上記第1の観点または第2の観点の移動運動解析装置を提供する。
前記移動平均処理が、前記人の移動運動における実質的に二歩に相当する時間幅をウィンドウ幅とする処理である上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
前記二歩に相当する時間幅が、前記位置の波形に自己相関関数を適用して得られる時間である上記第4の観点の移動運動解析装置を提供する。
前記二歩に相当する時間幅が、前記データに基づく前記人の上下方向の加速度と前後方向の加速度との線形結合を表す波形の周期に基づいて決定される上記第4の観点の移動運動解析装置を提供する。
前記特定手段が、前記処理済みの位置の波形における上に凸となる波形部分と下に凸となる波形部分とを特定することにより、左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
前記第6の処理が、0.4ヘルツ(Hz)以下である所定の周波数以下の成分を除去するように設定されたフィルタを用いて、前記低周波成分を除去する処理である上記第1の観点から第7の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
前記データに基づいて、前記人の加速度が表す波形を生成する第2の生成手段をさらに備えており、
前記特定手段が、該生成された波形における左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
前記データに基づいて、前記人の加速度に基づく波形を生成する第2の生成手段をさらに備えており、
前記特定手段が、該生成された波形における左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置を提供する。
前記特定手段が、前記第2の生成手段により生成された波形における極大値及び極小値のいずれか一方に対応した時刻に対して、左足が着地した時刻と右足が着地した時刻とを対応付ける上記第9の観点または第10の観点の移動運動解析装置を提供する。
前記加速度センサと、上記第1の観点から第11の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置とを備えた移動運動解析システムを提供する。
コンピュータを上記第1の観点から第11の観点のいずれか一つの観点の移動運動解析装置として機能させるためのプログラムを提供する。
(数1)
B=denoise(α・ay+β・az)
ステップT1:判別対象である踵着地HCの時刻が含まれる一歩区間Kを、左右方向の位置の波形WLx′における凹凸を判定する区間[t0,t1]に決定する。
ステップT2:座標(t0,Lx′(t0))と座標(t1,Lx′(t1))とを結ぶ直線を表す関数f(t)を決める。
ステップT3:区間[t0,t1]でf(t)−Lx′(t)を積分し、その正負を求める。
ステップT4:積分値が正であれば、左右方向の位置の波形WLx′の一歩区間Kにおける波形部分は下に凸であり、踵着地HCは左足の着地であると判定する。積分値が負であれば、左右方向の位置の波形WLx′の一歩区間Kにおける波形部分は上に凸であり、踵着地HCは右足の着地であると判定する。
ステップU1:移動平均処理等により、左右方向の位置の波形WLx′の低周波成分(直線に近い成分)の波形WCを求める。移動平均処理におけるウィンドウ幅は、一歩周期の数倍程度に設定する。
ステップU2:判別対象である踵着地HCの時刻tHCにおける左右方向の位置の座標Lx′(tHC)が、波形WCの正側と負側のどちらにあるかを判定する。
ステップU3:座標Lx′(tHC)が波形WCの負側にあれば、左右方向の位置の波形WLx′の踵着地HCに対する波形部分は下に凸であり、踵着地HCは左足の着地であると判定する。座標Lx′(tHC)が波形WCの正側にあれば、左右方向の位置の波形WLx′の踵着地HCに対応する波形部分は上に凸であり、踵着地HCは右足の着地であると判定する。
10 患者
11 操作者
2 加速度センサモジュール
21 プロセッサ
22 加速度センサ
23 メモリ
24 通信I/F
25 バッテリ
201 加速度センサ部
202 サンプリング部
203 送信部
3 歩行解析装置
31 プロセッサ
32 ディスプレイ
33 操作部
34 メモリ
35 通信I/F
36 バッテリ
301 操作部
302 ディスプレイ部
303 患者情報受付部
304 受信部
305 加速度データ取得制御部
307 加速度データ解析部
310 表示制御部
312 記憶部
41 データベース
42 記憶媒体
71 加速度成分算出部
72 加速度波形生成部
73 歩行期間特定部
74 ステップ基準時刻検出部
741 加速度波形読取部
742 歩行同期波形生成部
743 一歩区間特定部
744 上下加速度反映波形生成部
745 区間最大値特定部
746 踵着地認識部
75 踵着地左右判別部
751 加速度波形読取部
752 左右位置波形生成部
753 左右判別部
76 ステップ時間グラフ生成部
761 ステップ時間特定部
762 グラフ生成部
763 特徴量演算部
Claims (13)
- 加速度センサを用いて得られた人の移動運動中における加速度を表すデータに基づいて、前記人の左右方向における加速度の波形を特定する第1の処理と、
前記第1の処理で得られる加速度の波形を積分処理して速度の波形を生成する第2の処理と、
前記第2の処理で得られる速度の波形を積分処理して位置の波形を生成する第3の処理と、
前記第3の処理で得られる位置の波形から、該位置の波形を移動平均処理して得られる成分を除去する第4の処理とを行うことにより、処理済みの位置の波形を生成する第1の生成手段と、
前記処理済みの位置の波形に基づいて、左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する特定手段とを備えた移動運動解析装置。 - 前記第1の生成手段は、前記第2の処理または前記第3の処理の後に、該処理で得られる波形における線形成分を除去する第5の処理を行う請求項1に記載の移動運動解析装置。
- 前記第1の生成手段は、前記第1の処理、前記第2の処理または前記第3の処理の後に、該処理で得られる波形における低周波成分を除去する第6の処理を行う請求項1または請求項2に記載の移動運動解析装置。
- 前記移動平均処理は、前記人の移動運動における二歩に相当する時間幅をウィンドウ幅とする処理である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
- 前記二歩に相当する時間幅は、前記位置の波形に自己相関関数を適用して得られる時間である請求項4に記載の移動運動解析装置。
- 前記二歩に相当する時間幅は、前記データに基づく前記人の上下方向の加速度と前後方向の加速度との線形結合を表す波形の周期に基づいて決定される請求項4に記載の移動運動解析装置。
- 前記特定手段は、前記処理済みの位置の波形における上に凸となる波形部分と下に凸となる波形部分とを特定することにより、左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。
- 前記第6の処理は、0.4ヘルツ(Hz)以下である所定の周波数以下の成分を除去するように設定されたフィルタを用いて、前記低周波成分を除去する処理である請求項3に記載の移動運動解析装置。
- 前記データに基づいて、前記人の加速度を表す波形を生成する第2の生成手段をさらに備えており、
前記特定手段は、該生成された波形における左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。 - 前記データに基づいて、前記人の加速度に基づく波形を生成する第2の生成手段をさらに備えており、
前記特定手段は、該生成された波形における左足及び右足の各々の一歩に対応する区間または時刻を特定する請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の移動運動解析装置。 - 前記特定手段は、前記第2の生成手段により生成された波形における極大値及び極小値のいずれか一方に対応した時刻に対して、左足が着地した時刻と右足が着地した時刻とを対応付ける請求項9または請求項10に記載の移動運動解析装置。
- 前記加速度センサと、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の移動運動解析装置とを備えた移動運動解析システム。
- コンピュータを請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の移動運動解析装置として機能させるためのプログラム。
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