JP6757070B2 - 関節モーメントの解析装置及び方法 - Google Patents
関節モーメントの解析装置及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6757070B2 JP6757070B2 JP2017233862A JP2017233862A JP6757070B2 JP 6757070 B2 JP6757070 B2 JP 6757070B2 JP 2017233862 A JP2017233862 A JP 2017233862A JP 2017233862 A JP2017233862 A JP 2017233862A JP 6757070 B2 JP6757070 B2 JP 6757070B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- component
- joint moment
- moment
- floor reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Description
入力部と、解析部と、出力部を備え、
前記入力部には、被験者の関節の座標値、床反力ベクトル、COP座標値が入力され、
前記解析部は、
関節モーメントに係わるモーメントアームを、床反力の傾きに起因する第1関節モーメント成分と、床反力の作用点の位置に起因する第2関節モーメント成分の合計として規定し、
被験者の3次元姿勢について任意の解析面を設定し、前記解析面において、前記関節座標値と、前記床反力ベクトルの傾きと、前記COP座標値を用いて、前記第1関節モーメント成分、及び、前記第2関節モーメント成分を取得する関節モーメント成分取得手段と、
前記取得した第1関節モーメント成分及び前記第2関節モーメント成分を用いて、前記関節モーメントにおける前記第1関節モーメント成分、および/あるいは、前記第2関節モーメント成分の寄与の指標値を算出する指標値算出手段と、
を備え、
前記出力部は、前記指標値を出力する、
関節モーメントの解析装置、である。
1つの態様では、前記解析面は、第1軸と第2軸によって形成される平面であり、
前記モーメントアームは、前記解析面上の床反力ベクトルの先端と関節座標を結ぶ線分として規定され、前記モーメントアームは当該線分上の点において、前記第1関節モーメント成分と前記第2関節モーメント成分に分割され、
前記関節モーメント成分取得手段は、
床反力ベクトルが斜辺、床反力ベクトルの第1軸上の第1成分が対辺、第2軸上の第2成分が隣辺であり、前記斜辺と前記隣辺の角度θが前記床反力ベクトルの傾きである第1直角三角形と、
前記第1関節モーメント成分が対辺であり、斜辺と隣辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが、前記関節座標の第2軸上の第2成分である、第2直角三角形と、
前記第2関節モーメント成分が隣辺であり、隣辺と斜辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが前記関節座標の第1軸上の第1成分と前記COP座標の第1軸上の第1成分の差である、第3直角三角形
を設定し、
前記第1直角三角形を用いて床反力ベクトルの傾きを算出し、
前記第2直角三角形を用いて前記第1関節モーメント成分を算出し、
前記第3直角三角形を用いて前記第2関節モーメント成分を算出する。
関節モーメントに係わるモーメントアームを、床反力の傾きに起因する第1関節モーメント成分と、床反力の作用点の位置に起因する第2関節モーメント成分の合計として規定し、
被験者の3次元姿勢について任意の解析面を設定し、前記解析面において、前記関節座標値と、前記床反力ベクトルの傾きと、前記COP座標値を用いて、前記第1関節モーメント成分、及び、前記第2関節モーメント成分を取得し、
前記取得した第1関節モーメント成分及び前記第2関節モーメント成分を用いて、前記関節モーメントにおける前記第1関節モーメント成分、および/あるいは、前記第2関節モーメント成分の寄与の指標値を算出する、
関節モーメントの解析方法、として規定され得る。
が成り立ち、ここから、床反力ベクトルの傾きθは、
で計算することができる。Fy及びFzの値は、床反力計によって取得される。
が成り立ち、ここから、第1線分L1の第1成分R0は、
で計算することができる。Kzは関節座標値から得られ、θは上述のように計算によって取得される。
が成り立ち、ここから、第1線分L1の第2成分R1は、
で計算することができる。Kyは関節座標値から得られ、COPyは床反力計から得られ、θは上述のように計算によって取得される。
によって取得することができる。関節モーメントに係わるモーメントアームを、床反力の傾きに起因する第1関節モーメント成分R0と、関節に対するCOPの変位に起因する第2関節モーメント成分R1の合計として規定することができる。
(ア)第1関節モーメント成分R0と第2関節モーメント成分R1の比、すなわち、R0/R1、R1/R0
(イ)モーメントアーム(R0+R1)における第1関節モーメント成分R0の割合、すなわち、R0/R0+R1
(ウ)モーメントアーム(R0+R1)における第2関節モーメント成分R1の割合、すなわち、R1/R0+R1
モーメントアームの成分R0は、床反力の傾きに由来する第1関節モーメント成分であり、成分R1は、床反力におけるCOPの変位に由来する第2関節モーメント成分であり、このような指標値を用いることで、関節に対する負荷が、床反力の傾き(体重心方向への傾きによる影響)、床反力の作用点の位置(関節の位置からのズレの影響)のどちらによって主として生じているかを定量的に評価することができる。例えば、関節モーメントの時系列データに対応して指標値の時系列データを取得することで、関節モーメントが変化した時に、どのような要因で変化したのかを解析することができる。
θ 床反力ベクトルの傾き
COP 床反力の作用点
K(Ky, Kz) 膝関節座標値
P1 床反力ベクトルの先端
P2 モーメントアームを第1関節モーメント成分と第2関節モーメント成分に分割する点
L1 第1線分(モーメントアーム)
R0 第1関節モーメント成分(床反力の傾きにに由来する関節モーメント)
R1 第2関節モーメント成分(COPの位置のずれに由来する関節モーメント)
T1 第1直角三角形(斜辺F、対辺Fy、隣辺Fz)
T2 第2直角三角形(斜辺L2、対辺R0、隣辺L3
T3 第3直角三角形(斜辺L4、対辺P2とP3間の線分、隣辺R1)
L2=kz
L4=|Ky-COPy|
Claims (9)
- 入力部と、解析部と、出力部を備え、
前記入力部には、被験者の関節の座標値である関節座標値、床反力ベクトル、COP座標値が入力され、
前記解析部は、
関節モーメントに係わるモーメントアームを、床反力の傾きに起因する第1関節モーメント成分と、床反力の作用点の位置に起因する第2関節モーメント成分の合計として規定し、
被験者の3次元姿勢について任意の解析面を設定し、前記解析面において、前記関節座標値と、前記床反力ベクトルの傾きと、前記COP座標値を用いて、前記第1関節モーメント成分、及び、前記第2関節モーメント成分を取得する関節モーメント成分取得手段と、
前記取得した第1関節モーメント成分及び前記第2関節モーメント成分を用いて、前記関節モーメントにおける前記第1関節モーメント成分、および/あるいは、前記第2関節モーメント成分の寄与の指標値を算出する指標値算出手段と、
を備え、
前記出力部は、前記指標値を出力する、
関節モーメントの解析装置。 - 前記解析面は、前額面、矢状面、水平面のいずれかである、請求項1に記載の関節モーメント解析装置。
- 前記関節は、膝関節、足関節、股関節、脊柱関節から選択される、請求項1、2いずれか1項に記載の関節モーメント解析装置。
- 前記指標値には、前記第1関節モーメント成分と前記第2関節モーメント成分の比、前記モーメントアームにおける前記第1関節モーメント成分の割合、前記モーメントアームにおける前記第2関節モーメント成分の割合の1つあるいは複数が含まれる、請求項1〜3いずれか1項に記載の関節モーメント解析装置。
- 前記解析面は、第1軸と第2軸によって形成される平面であり、
前記モーメントアームは、前記解析面上の床反力ベクトルの先端と関節座標を結ぶ線分として規定され、前記モーメントアームは当該線分上の点において、前記第1関節モーメント成分と前記第2関節モーメント成分に分割され、
前記関節モーメント成分取得手段は、
床反力ベクトルが斜辺、床反力ベクトルの第1軸上の第1成分が対辺、第2軸上の第2成分が隣辺であり、前記斜辺と前記隣辺の角度θが前記床反力ベクトルの傾きである第1直角三角形と、
前記第1関節モーメント成分が対辺であり、斜辺と隣辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが、前記関節座標の第2軸上の第2成分である、第2直角三角形と、
前記第2関節モーメント成分が隣辺であり、隣辺と斜辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが前記関節座標の第1軸上の第1成分と前記COP座標の第1軸上の第1成分の差である、第3直角三角形
を設定し、
前記第1直角三角形を用いて床反力ベクトルの傾きを算出し、
前記第2直角三角形を用いて前記第1関節モーメント成分を算出し、
前記第3直角三角形を用いて前記第2関節モーメント成分を算出する、
請求項1〜4いずれか1項に記載の関節モーメント解析装置。 - 被験者の関節の座標値である関節座標値、床反力ベクトル、COP座標値を入力とし、
関節モーメントに係わるモーメントアームを、床反力の傾きに起因する第1関節モーメント成分と、床反力の作用点の位置に起因する第2関節モーメント成分の合計として規定し、
被験者の3次元姿勢について任意の解析面を設定し、前記解析面において、前記関節座標値と、前記床反力ベクトルの傾きと、前記COP座標値を用いて、前記第1関節モーメント成分、及び、前記第2関節モーメント成分を取得し、
前記取得した第1関節モーメント成分及び前記第2関節モーメント成分を用いて、前記関節モーメントにおける前記第1関節モーメント成分、および/あるいは、前記第2関節モーメント成分の寄与の指標値を算出する、
関節モーメントの解析方法。 - 前記指標値には、前記第1関節モーメント成分と前記第2関節モーメント成分の比、前記モーメントアームにおける前記第1関節モーメント成分の割合、前記モーメントアームにおける前記第2関節モーメント成分の割合の1つあるいは複数が含まれる、請求項6に記載の関節モーメント解析方法。
- 前記解析面は、第1軸と第2軸によって形成される平面であり、
前記モーメントアームは、前記解析面上の床反力ベクトルの先端と関節座標を結ぶ線分として規定され、前記モーメントアームは当該線分上の点において、前記第1関節モーメント成分と前記第2関節モーメント成分に分割され、
床反力ベクトルが斜辺、床反力ベクトルの第1軸上の第1成分が対辺、第2軸上の第2成分が隣辺であり、前記斜辺と前記隣辺の角度θが前記床反力ベクトルの傾きである第1直角三角形と、
前記第1関節モーメント成分が対辺であり、斜辺と隣辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが、前記関節座標の第2軸上の第2成分である、第2直角三角形と、
前記第2関節モーメント成分が隣辺であり、隣辺と斜辺が角度θで交わり、前記斜辺の長さが前記関節座標の第1軸上の第1成分と前記COP座標の第1軸上の第1成分の差である、第3直角三角形
を設定し、
前記第1直角三角形を用いて床反力ベクトルの傾きを算出し、
前記第2直角三角形を用いて前記第1関節モーメント成分を算出し、
前記第3直角三角形を用いて前記第2関節モーメント成分を算出する、
請求項6、7いずれか1項に記載の関節モーメント解析方法。 - 関節モーメントを解析するために、コンピュータを請求項1〜5いずれかに記載の入力部、関節モーメント成分取得手段及び指標値算出手段を備えた解析部、出力部として機能させるためのコンピュータプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017233862A JP6757070B2 (ja) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 関節モーメントの解析装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017233862A JP6757070B2 (ja) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 関節モーメントの解析装置及び方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019097995A JP2019097995A (ja) | 2019-06-24 |
JP6757070B2 true JP6757070B2 (ja) | 2020-09-16 |
Family
ID=66974840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017233862A Active JP6757070B2 (ja) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 関節モーメントの解析装置及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6757070B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7181533B2 (ja) * | 2019-10-23 | 2022-12-01 | 国立大学法人広島大学 | 生体計測システム及び方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4333128B2 (ja) * | 2002-11-26 | 2009-09-16 | パナソニック電工株式会社 | 足関節機能評価装置 |
JP5427679B2 (ja) * | 2010-04-13 | 2014-02-26 | アニマ株式会社 | 床反力計測システム及び方法 |
JP6516283B2 (ja) * | 2015-02-19 | 2019-05-22 | 高知県公立大学法人 | 運動解析装置 |
-
2017
- 2017-12-06 JP JP2017233862A patent/JP6757070B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019097995A (ja) | 2019-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Thewlis et al. | Next-generation low-cost motion capture systems can provide comparable spatial accuracy to high-end systems | |
Skipper Andersen et al. | Introduction to force-dependent kinematics: theory and application to mandible modeling | |
Khurelbaatar et al. | Consistent accuracy in whole-body joint kinetics during gait using wearable inertial motion sensors and in-shoe pressure sensors | |
Rouhani et al. | Measurement of multi-segment foot joint angles during gait using a wearable system | |
WO2017014294A1 (ja) | 歩行解析方法および歩行解析システム | |
JP6369811B2 (ja) | 歩行解析システムおよび歩行解析プログラム | |
Skals et al. | A musculoskeletal model driven by dual Microsoft Kinect Sensor data | |
Belyea et al. | Validity and intrarater reliability of a 2-dimensional motion analysis using a handheld tablet compared with traditional 3-dimensional motion analysis | |
Di Gregorio et al. | Mathematical models of passive motion at the human ankle joint by equivalent spatial parallel mechanisms | |
Macpherson et al. | Real-time measurement of pelvis and trunk kinematics during treadmill locomotion using a low-cost depth-sensing camera: A concurrent validity study | |
US11744486B2 (en) | Biometric system and method | |
Humadi et al. | Instrumented ergonomic risk assessment using wearable inertial measurement units: Impact of joint angle convention | |
Trkov et al. | Shoe-floor interactions during human slip and fall: Modeling and experiments | |
Conconi et al. | The geometrical arrangement of knee constraints that makes natural motion possible: Theoretical and experimental analysis | |
JP6757070B2 (ja) | 関節モーメントの解析装置及び方法 | |
Panero et al. | Multi-segments kinematic model of the human spine during gait | |
Pagnon et al. | Pose2Sim: An open-source Python package for multiview markerless kinematics | |
Ajdaroski et al. | Testing a quaternion conversion method to determine human three-dimensional tibiofemoral angles during an in vitro simulated jump landing | |
Liu et al. | A mobile force plate system and its application to quantitative evaluation of normal and pathological gait | |
Jun et al. | A comparative study of human motion capture and computational analysis tools | |
Zhao et al. | Effect of off-axis fluoroscopy imaging on two-dimensional kinematics in the lumbar spine: a dynamic in vitro validation study | |
JP2011220908A (ja) | 床反力計測システム及び方法 | |
Wolf | Instantaneous screws of weight-bearing knee: what can the screws tell us about the knee motion | |
Yoshikawa et al. | 4D human body posture estimation based on a motion capture system and a multi-rigid link model | |
Birch et al. | Dynamic in vivo subtalar joint kinematics measured using a skin marker–based protocol: a face validity study |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200713 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200728 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200825 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6757070 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |