WO2019008689A1 - 情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法 - Google Patents

情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法 Download PDF

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WO2019008689A1
WO2019008689A1 PCT/JP2017/024561 JP2017024561W WO2019008689A1 WO 2019008689 A1 WO2019008689 A1 WO 2019008689A1 JP 2017024561 W JP2017024561 W JP 2017024561W WO 2019008689 A1 WO2019008689 A1 WO 2019008689A1
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subject
information processing
angle
processing apparatus
information
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PCT/JP2017/024561
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English (en)
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真路 堀田
明大 猪又
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富士通株式会社
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
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    • A61B5/112—Gait analysis
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    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A61B5/1122—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement of movement trajectories

Definitions

  • the present invention relates to an information processing apparatus, an information processing system, and an information processing method.
  • the way of walking of a patient tends to be influenced by the degree of physical upset due to a disease, the degree of recovery of a disease or injury, etc.
  • the way of walking of the patient should be grasped. May be required. For example, it is required to grasp whether the patient's body is burdened and the patient walks without bending both legs, and does an unnatural way of walking that may cause an accident such as a fall or a fall.
  • the patient's knee joint angle and the patient's hip joint angle can be accurately calculated as an objective indicator of the patient's gait, and the patient's knee joint angle and the patient's hip joint angle can be calculated based on the patient's hip joint angle. It is required to make it possible to understand how to walk. In particular, it is preferable to make it possible to grasp how the patient walks daily and to understand how the patient walks outside the medical institution in order to appropriately treat the patient.
  • each measurement sensor is attached so as to sandwich the hip joint, knee joint and ankle joint of both legs of the pedestrian, and based on the measurement data obtained by measuring the angular velocity and acceleration at walking of the pedestrian, There are those that determine the joint angles of the hip joint, knee joint and ankle joint. Also, for example, each measurement sensor is similarly attached, and a change in the center of gravity and a change in the joint angle of the leg with walking are measured, and the measured change in the center of gravity, the change in the joint angle, and the human body information of the user not changed by the walk There is a technique for calculating an index indicating the walking motion of the user based on the above.
  • a patient is equipped with a sensor device, and based on time-series data obtained from the sensor device, it is required to measure the angle of the knee joint of the patient and the angle of the hip joint of the patient to grasp how the patient walks May be
  • the number of measurement sensors required to accurately measure the knee joint or hip joint angle of a patient is large.
  • the sensor devices had to be attached to various parts of the patient's lower limbs.
  • problems such as high physical and psychological loads on the sensor attachment of the patient and high measurement costs occur, and continuous measurement on a daily basis is difficult.
  • the present invention provides an information processing apparatus, an information processing system, and an information processing method capable of accurately calculating an angle of a knee joint of a subject or an angle of a hip joint of the subject with a small number of sensors.
  • the purpose is
  • the information on the stride of the subject and the information on the angle with respect to the ground of each lower leg of the subject when the legs of the subject contact the ground are acquired, and the information on the acquired stride and the acquired stride
  • the angle of each knee joint of the subject and the subject satisfying the geometric constraints derived from the structure of the subject's lower extremity when the subject's feet touch the ground based on angle information An information processing apparatus, an information processing system, and an information processing method for calculating at least one of the angle of the hip joint are proposed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of the information processing method according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example of the information processing system 200.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 100.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the measuring instrument 201.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the information processing apparatus 100.
  • FIG. FIG. 6 is an explanatory view (1) of the flow of calculating the angle of each knee joint and the angle of the hip joint.
  • FIG. 7 is an explanatory view (part 2) of the flow of calculating the angle of each knee joint and the angle of the hip joint.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of the information processing method according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example of the information processing system 200.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 100.
  • FIG. 8 is an explanatory view (1) of an example of specifying a stable walking period.
  • FIG. 9 is an explanatory view (part 2) of an example of specifying a stable walking period.
  • FIG. 10 is an explanatory view (part 3) of an example of specifying a stable walking period.
  • FIG. 11 is an explanatory view (part 4) of an example of specifying a stable walking period.
  • FIG. 12 is an explanatory view (No. 1) showing an example of calculating the shin angle in the both leg grounding period.
  • FIG. 13 is an explanatory view (part 2) of an example of calculating the shin angle in the both-leg grounding period.
  • FIG. 14 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 15 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 16 is an explanatory view (part 3) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 17 is an explanatory view (part 4) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 14 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 15 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 18 is an explanatory view (part 5) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 19 is an explanatory view (part 6) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 20 is an explanatory view (7) of a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • FIG. 21 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 22 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 23 is an explanatory view (part 3) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 24 is an explanatory view (part 4) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 25 is an explanatory view (part 5) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 26 is an explanatory view (part 6) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • FIG. 27 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a both-leg contact period.
  • FIG. 28 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a both-leg contact period.
  • FIG. 29 is an explanatory view (part 3) of a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a both-leg contact period.
  • FIG. 30 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle.
  • FIG. 31 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle.
  • FIG. 32 is an explanatory view (part 3) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle.
  • FIG. 33 is an explanatory view (part 4) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the stride.
  • FIG. 35 is an explanatory view (part 1) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates each knee joint angle and a hip joint angle.
  • FIG. 36 is an explanatory view (part 2) of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates each knee joint angle and a hip joint angle.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram of an example of the output.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram of a specific example in which the information processing apparatus 100 uses the calculation result.
  • FIG. 39 is a flowchart of an example of an angle calculation process procedure.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of the information processing method according to the embodiment.
  • the information processing apparatus 100 is a computer that calculates at least one of an angle of a knee joint of a subject and an angle of a hip joint of the subject.
  • the subject is a living body.
  • the subject is, for example, a human.
  • the subject is, for example, an examination target by a medical institution.
  • the subject is a patient who receives a diagnosis or treatment by a medical person such as a doctor, follow-up, or health care.
  • the subject may be a patient who receives rehab instruction or the like by a healthcare professional such as a doctor.
  • the target person may specifically be a trainee who receives exercise instruction by a sports instructor.
  • the subject may be, for example, an individual who performs his / her own health management.
  • the subject may be an animal.
  • the way of walking of a patient tends to be influenced by the degree of physical upset due to a disease, the degree of recovery of a disease or injury, etc.
  • the way of walking of the patient should be grasped. May be required. For example, it is required to grasp whether the patient's body is burdened and the patient walks without bending both legs, and does an unnatural way of walking that may cause an accident such as a fall or a fall.
  • the patient's knee joint angle and the patient's hip joint angle can be accurately calculated as an objective indicator of the patient's gait, and the patient's knee joint angle and the patient's hip joint angle can be calculated based on the patient's hip joint angle. It is required to make it possible to understand how to walk. In particular, it is preferable to make it possible to grasp how the patient walks daily and to understand how the patient walks outside the medical institution in order to appropriately treat the patient.
  • the angle of the patient's knee joint it may be difficult to accurately measure the angle of the patient's knee joint, the angle of the patient's hip joint, and the like.
  • the burden on the patient will be increased.
  • a patient wears a sensor device on his / her thigh, he / she tends to find it difficult to walk. Then, the patient may feel burdened or stressed, and the desire to use the sensor device to receive diagnosis, treatment, follow-up, health management, or the like on the patient may be reduced.
  • the number of sensor devices worn by the patient is relatively small, and the patient feels at the site where the sensor device is worn It is preferable that it is a site with relatively less burden and stress. Specifically, it is preferable not to mount the sensor device on the patient's thigh, but to mount the sensor device only on the patient's lower thigh.
  • the angle of the patient's knee joint and the patient's knee joint angle can be taken into consideration by considering the geometrical constraints derived from the structure of the patient's lower limbs.
  • An information processing method capable of accurately measuring the angle of the hip joint will be described.
  • a part of the subject's leg which is a part above the subject's knee, and the part from the subject's knee to the crotch may be described as “femor”.
  • the thigh of the left leg may be described as “left thigh”.
  • the thigh of the right leg may be described as "right thigh”.
  • a part of the subject's leg which is a part below the subject's knee, and a part from the subject's knee to the ankle may be referred to as “lower leg”.
  • the lower leg of the left leg may be described as “lower left leg”.
  • the lower leg of the right leg may be described as "lower right leg”.
  • FIG. 1 there is a case in which a part that is a part of a leg of a subject and a tip from an ankle is referred to as a “foot”. Also, the foot of the left leg may be described as “left foot”. Also, the foot of the right leg may be described as "right foot”. In the example of FIG. 1, the subject wears the sensor device, for example, on the lower leg.
  • the information processing apparatus 100 acquires information on the stride SL of the subject and information on the angles ⁇ L and ⁇ R with respect to the ground of each lower leg of the subject when both feet of the subject touch the ground.
  • the angles ⁇ L and ⁇ R with respect to the ground of each lower leg are angles with respect to the ground in front of each lower leg in the sagittal plane.
  • the ground is an indoor floor, an outdoor surface, an outdoor road, and the like.
  • the information processing apparatus 100 calculates the stride SL of the subject based on, for example, the movement distance and the number of steps of the subject.
  • the information processing apparatus 100 may acquire, for example, information on a preset stride SL of a target person.
  • the information processing apparatus 100 calculates the angles ⁇ L and ⁇ R with respect to the ground of each lower leg, for example, by integrating the angular velocity measured by the sensor device attached to each lower leg.
  • the information processing apparatus 100 can acquire each piece of information used when calculating the angles ⁇ and ⁇ of the knee joints of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject.
  • the information processing apparatus 100 is based on the information of the stride SL and the information of the angles ⁇ L and ⁇ R , and the geometry derived from the structure of the lower limbs of the subject when both feet of the subject touch the ground Of the knee joints of the subject and the hip joint angle ⁇ of the subject are satisfied.
  • the angles ⁇ and ⁇ of the knee joints are angles indicating the degree of bending of the knees in the sagittal plane, and are the angles inside the knees.
  • the hip joint angle ⁇ is an angle indicating the degree of opening of both legs in the sagittal plane.
  • the left thigh and the right thigh are connected by a hip joint
  • the left thigh and the left lower leg are connected by a left knee joint
  • the right thigh and the right lower leg are right knees It is a structure connected by joints, and the lengths of the thigh and the lower leg are approximated to the same length L. If this approximation does not hold, that is, if the thigh and the lower leg have different lengths, the length of the thigh is L1 and the length of the lower leg is L2, based on the first and second constraints described later. The following simultaneous equations may be derived.
  • Geometrical constraints make use of the structure of the subject's lower extremities, with each thigh, each lower thigh and the ground as the side, and a multipoint formed with the hip joint and the contact point between each knee joint and the lower thigh as the apex It is a geometrically derived constraint based on the polygon 110. For example, based on the polygon 110, a first constraint and a second constraint can be derived.
  • the first limitation is that in the polygon 110, the stride length SL of the subject, the length L of the subject's thigh, the length L of the subject's lower thigh, and the angles ⁇ and ⁇ of the respective knee joints of the subject And the angle ⁇ of the subject's hip joint.
  • the stride SL of the subject corresponds to the length of the ground that is one side of the polygon 110.
  • the second constraint is a constraint that indicates a relationship in which the heights of the subject's waist can be calculated by the two calculation methods from the polygon 110.
  • the two calculation methods are, for example, a calculation method using information on the left leg and a calculation method using information on the right leg.
  • the calculation method using information on the right leg includes, for example, the length L of the subject's thigh, the length L of the subject's lower thigh, the angle ⁇ of the subject's right knee joint, and the angle of the subject's hip joint It is a calculation method calculated based on ⁇ .
  • the calculation method using information on the left leg includes, for example, the length L of the subject's thigh, the length L of the subject's lower thigh, the angle ⁇ of the subject's left knee joint, and the angle of the subject's hip joint It is a calculation method calculated based on ⁇ .
  • the information processing apparatus 100 generates, for example, a simultaneous equation of an equation indicating the first constraint and an equation indicating the second constraint based on the stride SL and the angles ⁇ L and ⁇ R , and the simultaneous equations are calculated. By solving, the angles ⁇ and ⁇ of the knee joints of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject are calculated.
  • the information processing apparatus 100 accurately calculates the angles ⁇ and ⁇ of the knee joint of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject even if the sensor device is not attached to various parts of the leg of the subject can do. If the information processing apparatus 100 mounts the sensor device on the lower leg of the target person who experiences relatively little burden or stress when the target person wears the sensor device, for example, the angle ⁇ , ⁇ or the target knee joint angle Of the hip joint of the person can be accurately calculated. Then, the information processing apparatus 100 can obtain an objective index value regarding the walking direction of the subject.
  • the target person may wear a small number of sensor devices, and may wear the sensor device at a site where the load and stress felt by the target person is relatively small. Become. Then, it is possible to suppress a reduction in the will to use the sensor device to receive a diagnosis, a treatment, a follow-up, a health management, and the like. As a result, the target person can easily use the sensor device on a daily basis, and the information processing apparatus 100 can calculate the angles ⁇ and ⁇ of the knee joints of the daily target person and the angle ⁇ of the hip joint of the target person .
  • the information processing apparatus 100 outputs the angle ⁇ , ⁇ of the knee joint of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject, the angle ⁇ , ⁇ of the knee joint of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject , Medical personnel such as a doctor can be notified. Therefore, the information processing apparatus 100 makes it easy for a medical person such as a doctor to understand how the subject is walking, and to efficiently perform diagnosis, treatment, follow-up, or health management for the subject. Can be
  • the medical staff such as a doctor refers to the angle ⁇ , ⁇ of the knee joint of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject to understand how the subject walks, and diagnoses or treats the subject, or follows up, or Health management etc. can be performed efficiently.
  • the medical staff such as a doctor can grasp how the subject walks everyday by referring to the angles ⁇ and ⁇ of the knee joint of the subject and the angle ⁇ of the hip joint of the subject in daily life.
  • the information processing apparatus 100 can be configured such that the number of sensor devices to be attached to the target person may be small. For this reason, the information processing apparatus 100 can reduce the cost of attempting to use the sensor device to perform diagnosis, treatment, follow-up observation, health management, etc. on the subject.
  • the movement distance and the number of steps of the target person are constant for the target person. It is preferable that the moving distance and the number of steps when walking straight and stable at a stride of.
  • the angular velocity of each lower leg is straight and stable with a certain stride It is preferable that it is an angular velocity at the time of walking.
  • the information processing apparatus 100 first specifies a walking period when the subject is walking straight and stably with a certain stride, and the moving distance of the subject during the walking period, the number of steps, the angular velocity of each lower leg, etc. It is preferable to obtain.
  • a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies the walking period when the object person is walking straight and stably with a fixed stride will be described later with reference to FIGS. 4 to 9.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example of the information processing system 200.
  • the information processing system 200 includes an information processing apparatus 100 and one or more measuring instruments 201.
  • the information processing apparatus 100 and the measuring instrument 201 are connected via a wired or wireless network 210.
  • the network 210 is, for example, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), the Internet, or the like.
  • the information processing apparatus 100 is a computer that acquires, from one or more of the measuring instruments 201, measurement information related to the movement of each lower leg of the subject to be measured.
  • the information processing apparatus 100 calculates the angle of the lower leg of the subject with respect to the ground based on the measurement information, and calculates the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject.
  • the information processing apparatus 100 is, for example, a server, a personal computer (PC), a notebook PC, a tablet terminal, a smartphone, a wearable terminal, or the like.
  • the measuring instrument 201 is a computer attached to the lower leg of the subject to be measured.
  • the measuring instrument 201 generates measurement information and transmits it to the information processing apparatus 100.
  • the measuring instrument 201 has, for example, a sensor unit shown in FIG. 4 and uses, as measurement information, time-series data in which the measurement value of the sensor unit is associated with the measurement time when the measurement value of the sensor unit is obtained. It is generated and transmitted to the information processing apparatus 100.
  • the time-series data is, for example, sensor data indicating a waveform of a measurement value.
  • the measuring instrument 201 transmits, to the information processing apparatus 100, sensor data of the angular velocity and the acceleration of the lower leg of the subject person.
  • sensor data of angular velocity may be described as “gyro data”.
  • Sensor data of acceleration may be described as “acceleration data”.
  • the measuring instrument 201 is, for example, a sensor device.
  • the sensor device is specifically a device called a motion sensor.
  • the measuring instrument 201 may be, for example, a smartphone, a wearable terminal, or the like.
  • measuring instrument 201 transmits sensor data of an angular velocity and acceleration in a lower leg of a subject person to information processor 100 .
  • the measuring device 201 calculates an angle of the lower leg of the subject with respect to the ground based on sensor data of the angular velocity and acceleration of the lower leg of the subject, and transmits the angle of the lower leg of the subject with respect to the ground to the information processing apparatus 100 You may have to.
  • the information processing apparatus 100 sequentially receives, from the measuring instrument 201, correspondence information in which the measurement value of the sensor unit of the measuring instrument 201 and the measurement time point at which the measurement value of the sensor unit is obtained are associated There may be a case of creating sensor data in which information is summarized.
  • the present invention is not limited to this.
  • the information processing apparatus 100 may be integrated with the measuring instrument 201.
  • the case where one measuring instrument 201 is attached to the target person has been described, but the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of measuring instruments 201 may be attached to a target person.
  • the information processing system 200 may further include a measuring instrument 201 that generates position information of the target person.
  • the position information is, for example, information indicating a change in GPS (Global Positioning Systems) coordinates of the object person.
  • the measuring instrument 201 transmits the generated position information to the information processing apparatus 100.
  • the information processing system 200 may further include a display device.
  • the information processing apparatus 100 displays a predetermined feature amount and the like regarding the walking period via the display device.
  • the display device is, for example, a PC, a notebook PC, a tablet terminal, a smartphone or the like.
  • the information processing system 200 is applied, for example, when realizing a watching service for grasping the state of a patient, or is applied when realizing a service for PHR (Personal Health Record).
  • PHR Personal Health Record
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 includes a central processing unit (CPU) 301, a memory 302, a network I / F (Interface) 303, a recording medium I / F 304, and a recording medium 305. Also, each component is connected by a bus 300.
  • the CPU 301 is in charge of controlling the entire information processing apparatus 100.
  • the memory 302 includes, for example, a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a flash ROM.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • flash ROM ROM
  • a flash ROM or a ROM stores various programs, and a RAM is used as a work area of the CPU 301.
  • the program stored in the memory 302 is loaded into the CPU 301 to cause the CPU 301 to execute coded processing.
  • the network I / F 303 is connected to the network 210 through a communication line, and is connected to another computer through the network 210.
  • the network I / F 303 is responsible for the internal interface with the network 210, and controls input / output of data from other computers.
  • the network I / F 303 is, for example, a modem or a LAN adapter.
  • the recording medium I / F 304 controls read / write of data with respect to the recording medium 305 according to the control of the CPU 301.
  • the recording medium I / F 304 is, for example, a disk drive, a solid state drive (SSD), or a universal serial bus (USB) port.
  • the recording medium 305 is a non-volatile memory that stores data written under the control of the recording medium I / F 304.
  • the recording medium 305 is, for example, a disk, a semiconductor memory, a USB memory, or the like.
  • the recording medium 305 may be removable from the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 may have, for example, a keyboard, a mouse, a display, a printer, a speaker, a touch panel, and the like in addition to the above-described components.
  • the information processing apparatus 100 may not have the recording medium I / F 304 or the recording medium 305.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the measuring instrument 201.
  • the measuring instrument 201 includes a CPU 401, a memory 402, a network I / F 403, a sensor unit 404, and a timer unit 405. Also, each component is connected by a bus 400.
  • the CPU 401 is in charge of overall control of the measuring instrument 201.
  • the memory 402 includes, for example, a ROM, a RAM, and a flash ROM.
  • a flash ROM or a ROM stores various programs, and a RAM is used as a work area of the CPU 401.
  • the program stored in the memory 402 is loaded into the CPU 401 to cause the CPU 401 to execute coded processing.
  • the network I / F 403 is connected to the network 210 through a communication line, and is connected to another computer through the network 210.
  • a network I / F 403 is responsible for the internal interface with the network 210 and controls input / output of data from other computers.
  • the network I / F 403 is, for example, a communication circuit corresponding to Wi-Fi (registered trademark), a communication circuit corresponding to Bluetooth (registered trademark), or the like.
  • the network I / F 403 may be, for example, a communication circuit corresponding to 3G (3rd Generation).
  • the sensor unit 404 measures the state of the measuring instrument 201.
  • the sensor unit 404 measures, for example, at least one of the position, movement, and orientation of the measuring instrument 201.
  • the sensor unit 404 includes at least one of an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a geomagnetic sensor, an optical sensor, a vibration sensor, and the like.
  • the sensor unit 404 may have a GPS receiver and may detect the GPS coordinates of the measuring instrument 201.
  • the timer unit 405 measures the present time.
  • the measuring instrument 201 may have, for example, a keyboard, a mouse, a display, a printer, a speaker, a touch panel, and the like in addition to the components described above. Moreover, the measuring instrument 201 may have a recording medium I / F and a recording medium in addition to the above-described components. The recording medium may be detachable from the measuring instrument 201.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 includes a storage unit 500, an acquisition unit 501, a specification unit 502, a calculation unit 503, and an output unit 504.
  • the storage unit 500 is realized by, for example, a storage area such as the memory 302 or the recording medium 305 illustrated in FIG. 3.
  • the acquisition unit 501 to the output unit 504 are functions as a control unit. Specifically, for example, the acquisition unit 501 to the output unit 504 cause the CPU 301 to execute a program stored in a storage area such as the memory 302 or the recording medium 305 illustrated in FIG. 3, or the network I / F 303. To realize that function.
  • the processing result of each functional unit is stored, for example, in a storage area such as the memory 302 or the recording medium 305 shown in FIG.
  • the storage unit 500 stores measurement information on the movement of each lower leg of the subject.
  • the subject is, for example, a patient.
  • the storage unit 500 associates, for example, measurement values of the sensor unit of the measuring instrument 201 mounted on each shin of the target person with measurement time points at which the measurement values are obtained, and arranges sensor data in time series.
  • the measurement value includes, for example, at least one of the angular velocity of the sagittal plane, the angular velocity of the cross section, and the angular velocity of the coronal plane.
  • the measured value may include, for example, at least one of acceleration in the vertical direction, acceleration in the lateral direction, and acceleration in the longitudinal direction.
  • the measurement value may include, for example, the magnitude and position of the vibration.
  • the storage unit 500 stores the contents of geometric constraints derived from the structure of the subject's lower limb when the subject's feet touch the ground.
  • Geometrical constraints are derived geometrically based on a polygon formed with each thigh, each lower thigh, and the ground as an edge, and the contact point between the hip joint, each knee joint, and each lower thigh, as an apex. Restriction.
  • the angle of the knee joint is an angle indicating the degree of bending of the knee in the sagittal plane, and is the angle inside the knee.
  • the angle of the knee joint may be, for example, the angle outside the knee in the sagittal plane.
  • the hip joint angle is an angle indicating the degree of opening of the thighs in the sagittal plane, and is an angle formed in the crotch by the thighs.
  • the angle of the hip joint may be, for example, the angle formed in the crotch by the two thighs.
  • the geometric constraints include, for example, a first constraint and a second constraint derived based on this polygon.
  • the first limitation is that in this polygon, the stride of the subject, the length of the subject's thigh, the length of the subject's lower thigh, the angle of each knee joint of the subject, and the angle of the subject's hip joint Is a constraint that indicates the relationship of The stride of the subject corresponds to the length of the ground, which is one side of this polygon.
  • the second constraint is a constraint that indicates a relationship in which the heights of the subject's waist can be calculated from the polygon by two calculation methods.
  • the two calculation methods are, for example, a calculation method using information on the left leg and a calculation method using information on the right leg.
  • the calculation method using information on the left leg is calculated based on, for example, the length of the thigh of the subject, the length of the lower leg of the subject, the angle of the left knee joint of the subject, and the angle of the hip joint of the subject Calculation method.
  • the calculation method using information on the right leg is calculated based on, for example, the length of the thigh of the subject, the length of the lower leg of the subject, the angle of the right knee joint of the subject, and the angle of the hip joint of the subject Calculation method.
  • the storage unit 500 can make the geometrical constraints referable.
  • the acquisition unit 501 acquires information on the stride of the subject and information on the angle of the subject relative to the ground of each lower leg when both feet of the subject are in contact with the ground. For example, the acquisition unit 501 receives, from the measuring instrument 201, information on the stride of the subject and information on the angle of the subject relative to the ground of each lower leg when both feet of the subject are in contact with the ground. Thus, the acquisition unit 501 can acquire information used when calculating the angles of the knee joints and the hip joints of the subject.
  • the acquiring unit 501 acquires information for generating stride information and angle information, provides the information to the calculating unit 503, and generates the stride information and angle information. You may have to.
  • the acquisition unit 501 acquires the movement distance of the object person and the number of steps of the object person. For example, the acquisition unit 501 receives, from the measuring instrument 201, the moving distance of the subject during a predetermined walking period and the number of steps of the subject, and stores the distance in the storage unit 500.
  • the predetermined walking period is a walking period set in advance. The predetermined walking period may be the walking period specified by the specifying unit 502 described later. Accordingly, the acquisition unit 501 can provide the moving distance and the number of steps to the identifying unit 502 and the calculating unit 503.
  • the acquisition unit 501 acquires position information.
  • the position information is, for example, information indicating a change in GPS coordinates of the subject.
  • the acquisition unit 501 receives, for example, position information from the measuring instrument 201, and stores the information in the storage unit 500.
  • the acquisition unit 501 can provide the position information to the identification unit 502 and the calculation unit 503.
  • the acquisition unit 501 acquires the angular velocity and the acceleration of the subject.
  • the acquisition unit 501 acquires, for example, from the measuring instrument 201, the angular velocity and the acceleration of the subject during a predetermined candidate period.
  • the acquisition unit 501 receives, from the measuring instrument 201, gyro data and acceleration data indicating changes in the angular velocity and acceleration of the subject during a predetermined candidate period, and stores the data in the storage unit 500.
  • the acquisition unit 501 can provide gyro data and acceleration data to the identification unit 502 and the calculation unit 503.
  • the acquiring unit 501 acquires, for example, from the measuring instrument 201, the angular velocity or acceleration of the subject during a predetermined walking period. Specifically, the acquisition unit 501 receives gyro data and acceleration data indicating changes in the angular velocity and acceleration of the subject during a predetermined walking period, and stores the data in the storage unit 500.
  • the angular velocity is, for example, the angular velocity of the sagittal plane of each lower leg of the subject.
  • the acquisition unit 501 can provide gyro data and acceleration data to the identification unit 502 and the calculation unit 503.
  • the acquisition unit 501 acquires, from the measuring instrument 201, an acceleration in a direction along the lower leg of the subject during a predetermined walking period.
  • the acquisition unit 501 acquires, for example, from the measuring instrument 201, an acceleration in a direction along the lower leg of the subject at the time when the subject is at rest.
  • the stationary time of the subject is, for example, the top time of the predetermined walking period.
  • the acquisition unit 501 receives, from the measuring instrument 201, acceleration data indicating a change in acceleration in a direction along the lower leg of the subject during a predetermined walking period, stores the data in the storage unit 500, and causes the subject to stand still. Get the acceleration at the point in time.
  • the acquiring unit 501 can provide the specifying unit 502 and the calculating unit 503 with the acceleration in the stationary state of the subject.
  • the stationary state is, for example, a state in which the subject is standing.
  • the acquisition unit 501 acquires, from the measuring instrument 201, information indicating the moving speed and the moving direction of the subject.
  • the acquisition unit 501 receives the movement speed and movement direction of the subject from the measuring instrument 201, and stores the movement speed and movement direction in the storage unit 500.
  • the information indicating the moving speed may be, for example, information indicating a change in the GPS coordinates of the subject at regular intervals, or may be position information.
  • the acquisition unit 501 can provide the movement speed and movement direction of the target person to the identification unit 502 and the calculation unit 503.
  • the identifying unit 502 identifies a predetermined walking period.
  • the identifying unit 502 sets, for example, a stable period in which the moving speed and the moving direction acquired by the acquiring unit 501 are constant, as a predetermined walking period.
  • the identifying unit 502 may determine that the moving speed is constant when the change in the GPS coordinates of the target person at constant intervals is constant. Accordingly, the identifying unit 502 can set the stable period in which the subject person has stably moved as the predetermined walking period, and can improve the calculation accuracy of the calculating unit 503 described later.
  • the identifying unit 502 identifies a plurality of operation time points at which a feature corresponding to one step of the subject appears in the angular velocity or the acceleration of the subject in a predetermined candidate period.
  • the feature corresponding to one step is, for example, that the angular velocity exceeds the threshold value and becomes the maximum value.
  • the specifying unit 502 sets, as the predetermined walking period, the stable period in which the interval between the operation points is constant among the predetermined candidate periods, based on the plurality of identified operation points.
  • the identifying unit 502 can set the stable period in which the subject person has walked stably as the predetermined walking period, and can improve the calculation accuracy of the calculating unit 503 described later.
  • the identifying unit 502 may set, as the predetermined walking period, a stable period in which the feature amount of the subject's operation at the operation time point is constant among the predetermined candidate periods based on the plurality of operation time points specified. .
  • the identifying unit 502 can set the stable period in which the subject person has walked stably as the predetermined walking period, and can improve the calculation accuracy of the calculating unit 503 described later.
  • the identifying unit 502 identifies a plurality of motion time points at which a feature corresponding to one step of the target person appears in the acquired angular velocity or acceleration of the target person within a predetermined walking period. Thereby, the identifying unit 502 can provide the calculating unit 503 with a plurality of operation time points.
  • the calculating unit 503 calculates the stride of the subject by dividing the acquired moving distance by the number of steps.
  • the calculating unit 503 calculates, for example, the moving distance of the subject during a predetermined walking period based on the position information.
  • the calculating unit 503 calculates, for example, the number of times the feature corresponding to one step of the target person appears in the gyro data in a predetermined walking period as the number of steps of the target person. Then, the calculation unit 503 calculates the stride of the subject by dividing the movement distance by the number of steps.
  • the calculation unit 503 calculates an angle of the subject with respect to the ground of each lower leg at the time of touch when the subject's feet touch the ground. For example, the calculation unit 503 adds the integrated value of the angular velocity acquired until the time when the subject's feet touch the ground to the angle of the subject's lower legs at the time when the subject is at rest. Calculate the angle of the subject relative to the ground of each lower leg.
  • the stationary time of the subject is, for example, the top time of the predetermined walking period.
  • the calculation unit 503 can calculate information used to calculate the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject.
  • the calculation unit 503 calculates an angle of the subject with respect to the ground of each lower leg at the time of rest of the subject based on the acquired acceleration in the direction along the lower leg of the subject and the gravitational acceleration. As a result, the calculation unit 503 can improve the accuracy of calculating the angle of the lower leg relative to the ground of the subject at the time of touch.
  • the calculation unit 503 adds the integrated value of the angular velocity acquired up to the first motion time point of the plurality of motion time points to the angle of the subject person's lower thigh at the still time point of the subject person. Calculate the angle of the subject relative to the ground of each lower leg. Accordingly, the calculating unit 503 can calculate an angle with respect to the ground of each lower leg of the subject at the time of the leading operation with relatively high accuracy.
  • the calculating unit 503 adds the integral value of the angular velocity acquired from the immediately preceding operating point closest to the touchdown point to the predetermined point of the lower leg of the subject at the leading action time from the immediately preceding touchpoint.
  • the angle to the ground of each lower leg of the subject at the time of touch is calculated.
  • the calculation unit 503 can improve the accuracy of calculating the angle of the lower leg relative to the ground of the subject at the time of touch.
  • the calculation unit 503 sets the sagittal plane of each lower leg of the subject in the predetermined walking period such that the integrated value of the angular velocity of the sagittal plane of each lower leg of the subject until the final time of the predetermined walking period becomes zero. Identify the error for the angular velocity.
  • the calculation unit 503 calculates an angle of the subject with respect to the ground at the time of touch on the basis of the identified error. As a result, the calculation unit 503 can improve the accuracy of calculating the angle of the lower leg relative to the ground of the subject at the time of touch.
  • the calculation unit 503 satisfies at least one of the knee joint angle of the subject and the hip joint angle of the subject based on the information on the stride and the information on the angle, satisfying the geometric constraints stored in the storage unit 500. Calculate the For example, as described later in FIG. 6 and FIG. 7, the calculation unit 503 calculates the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject. Thereby, the calculation unit 503 can improve the accuracy of calculating the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject.
  • the output unit 504 outputs at least one of the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject calculated by the calculation unit 503.
  • the output format is, for example, display on a display, print output to a printer, transmission to an external device by the network I / F 303, or storage in a storage area such as the memory 302 or the recording medium 305.
  • FIG. 6 and 7 are explanatory diagrams showing a flow of calculating the angle of each knee joint and the angle of the hip joint.
  • the information processing apparatus 100 specifies a walking period in which the stride is determined to be constant.
  • the information processing apparatus 100 receives, for example, position information indicating a change in GPS coordinates of the subject, from the measuring instrument 201 worn by the subject.
  • the position information indicates, for example, GPS coordinates for each observation point at regular intervals.
  • the information processing apparatus 100 specifies, based on the received position information, a period in which the target person goes straight and the positions of the target person change at equal intervals.
  • the information processing apparatus 100 determines that the movement of each leg of the subject in each step is similar during the specified period based on the gyro data of the lower leg of the subject, and the subject is stable. A period determined to be walking is identified as a stable walking period.
  • one step is a series of operations in which the subject takes the leg off the ground, swings the leg, and lands the leg.
  • the landing of the leg specifically indicates the landing of the foot which is a part of the leg.
  • foot landing indicates “foot landing”.
  • one step is referred to as “step”, taking a leg off the ground as “toe-off”, and landing a leg as “heel-strike”. It may be written.
  • the information processing apparatus 100 calculates the movement distance of the subject in the stable walking period based on the position information, calculates the number of steps in the stable walking period, and divides the movement distance by the number of steps.
  • the estimated stride SL of each is calculated.
  • the information processing apparatus 100 specifies a point in time when both legs of the subject touch on the ground in the stable walking period as both legs on the basis of gyro data of the lower leg of the subject.
  • the information processing apparatus 100 calculates the angles ⁇ L and ⁇ R with respect to the ground of each lower leg at the specified contact time point of both legs based on the gyro data of the lower leg of the subject person.
  • the angle of the lower leg with respect to the ground may be referred to as "tibi angle".
  • the information processing apparatus 100 determines the angle ⁇ of each knee joint that satisfies a predetermined geometric restriction, based on the calculated estimated stride SL and the shin angles ⁇ L and ⁇ R at the identified double-leg contact point, The angle ⁇ of the hip joint is calculated.
  • the angle of the knee joint may be described as “knee joint angle”
  • the angle of the hip joint may be described as “hip joint angle”.
  • the information processing apparatus 100 calculates the hip joint angle ⁇ based on the first restriction on the stride and the second restriction on the hip height h.
  • the hip joint angle ⁇ is divided into the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R by the perpendicular line 700 from the hip joint to the ground, and the following description will be made.
  • the information processing apparatus 100 uses the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R to calculate the second constraint by using the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R.
  • the hip joint angle ⁇ is calculated by solving the simultaneous equations using the following equation (2) shown as a simultaneous equation.
  • L is the length of the subject's thighs and lower legs. L is, for example, measured in advance by the user of the information processing apparatus 100 and set in advance. L may be calculated by the information processing apparatus 100 from the height of the subject person measured in advance by the user of the information processing apparatus 100, for example.
  • L is the length of the subject's thighs and lower legs.
  • h is the height of the waist. A specific value may not be set for h.
  • the information processing apparatus 100 calculates the knee joint angles ⁇ and ⁇ based on the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R.
  • the information processing apparatus 100 calculates the knee joint angles ⁇ and ⁇ , for example, using the following formula (3) for the knee joint angle ⁇ and the following formula (4) for the knee joint angle ⁇ .
  • the information processing apparatus 100 calculates the hip joint angle ⁇ based on the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R. Thus, the information processing apparatus 100 can calculate the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angle ⁇ . Then, since the information processing apparatus 100 does not have to calculate angles other than the shin angle directly from the gyro data, it is possible to suppress an increase in the number of measuring instruments 201 mounted on the patient.
  • FIG. 8 to 11 are explanatory diagrams showing an example of specifying the stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 identifies a period in which it walks and moves, and in FIG. 9, determines whether it is moving stably in that period, and in FIG. 10, it is stable in that period
  • the stable walking period is specified by determining whether the user is walking.
  • the information processing apparatus 100 specifies a period in which the subject walks and has moved a certain amount or more. In FIG. 8, the information processing apparatus 100 may not evaluate whether the specified period is a period in which the user is walking straight and stably.
  • the graph 800 of FIG. 8 shows gyro data of each lower leg, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows angular velocity.
  • the information processing apparatus 100 specifies, of the gyro data of each lower leg, the time when the angular velocity exceeds the threshold value and becomes the maximum value as the time when there is a step.
  • the point at which the angular velocity reaches the maximum value may be referred to as a “peak point”.
  • the information processing apparatus 100 identifies, for example, peak points 801 to 804 for the lower left thigh and peak points 811 to 815 for the lower right thigh. Then, when the peak points 801 to 804 and 811 to 815 appear alternately to the left and right, the information processing apparatus 100 specifies a period 820 in which the peak points 801 to 804 and 811 to 815 appear.
  • the information processing apparatus 100 determines whether or not the target person has moved in a specified period 820 or more in the identified period 820, based on the position information indicating the GPS coordinates of the target person for each observation point at a constant interval.
  • the information processing apparatus 100 determines that the period 820 is not a stable walking period if it has not moved by a certain amount or more.
  • the information processing apparatus 100 specifies the GPS coordinates of the target person for each observation point in the period 820 based on the position information, and in the period 820, the target person goes straight and the position of the target person is equal It is determined whether or not there is a tendency for the interval to change.
  • a period in which the target person goes straight and the position of the target person tends to change at equal intervals is, for example, a period in which a route formed by the GPS coordinates of the target person for each observation point becomes like a route 900. Also, during a period in which the subject does not go straight or the subject's position does not change at equal intervals, for example, a route formed by the GPS coordinates of the subject for each observation point is a route 901. Period of time
  • the information processing apparatus 100 determines that the information processing apparatus 100 is moving stably. On the other hand, when the route formed by the identified GPS coordinates becomes a route 901, the information processing apparatus 100 determines that the vehicle is not moving stably and determines that the period 820 is not a stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 is specifically using the following equation (5), calculates the variation E 1 of the observation point interval. Then, if E 1 is equal to or less than the threshold, the information processing apparatus 100 determines that the positions of the subject tend to change at equal intervals.
  • the information processing apparatus 100 calculates an angle E 2 formed by the traveling vector d n from the observation point to the next observation point, using the following equation (6). Then, when E 2 is equal to or less than the threshold value, the information processing apparatus 100 determines that the target person tends to go straight.
  • the information processing apparatus 100 determines that the period 820 is a period in which the subject is going straight and the positions of the subject tend to change at equal intervals. Next, it transfers to description of FIG. 10 and FIG.
  • the information processing apparatus 100 determines whether the period 820 is a period in which the motions of the legs of the object person tend to be similar for each step, based on the gyro data of the lower legs. judge.
  • the waveform corresponding to each step is similar and the stride is constant. It is a period determined to be
  • a period in which the motions of the legs of the subject in each step do not tend to be similar is a period during which it is determined that the waveform is irregular and the stride is not constant.
  • the frequency spectrum has a small number of peaks as in the graph 1100. Tend.
  • the frequency spectrum is a graph showing the magnitude of each frequency component.
  • the frequency spectrum tends to have a large number of peaks as shown in the graph 1101.
  • the information processing apparatus 100 extracts the frequency component of the gyro data of each lower leg in the period 820. Then, the information processing apparatus 100 reduces the number of peaks in the frequency spectrum based on the extracted frequency components, and as the intensity distribution of the frequency spectrum is uneven, in the period 820, each leg of the object person in each step. It is determined that the movements tend to be similar.
  • the information processing apparatus 100 calculates the evaluation value H in which the value becomes larger as the intensity distribution is less, with the number of peaks in the frequency spectrum being smaller, using the following equation (7). Then, when H is equal to or more than the threshold value, the information processing apparatus 100 determines that the motions of the legs of the object person in each step tend to be similar.
  • p i is a value obtained by normalizing the intensity of the ith frequency and expressing it in probability.
  • the information processing apparatus 100 determines that the motions of the legs of the subject in each step tend to be similar during the period 820. As described above, since the information processing apparatus 100 determines that the period 820 tends to move stably and has a tendency to walk stably, the information processing apparatus 100 sets the stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 calculates the movement distance D of the subject during the stable walking period based on the position information.
  • the information processing apparatus 100 also calculates the number of peak points in the stable walking period as the number of steps N in the stable walking period. Then, the information processing apparatus 100 calculates the estimated stride SL for each step using the following equation (8).
  • the two-leg grounding period is a period in which the subject's two legs are in contact with the ground.
  • FIG. 12 and FIG. 13 are explanatory diagrams showing an example of calculating the shin angle in the both leg grounding period. Specifically, in FIG. 12, the information processing apparatus 100 identifies the two-leg grounding period, and in FIG. 13, calculates each shin angle in the two-leg grounding period.
  • the information processing apparatus 100 specifies, for each step, a support period in which one leg supports the weight of the subject based on the gyro data of each lower leg.
  • the information processing apparatus 100 specifies, for example, a point at which one leg strikes a heel as the start point of the support period.
  • the point at which the heel strike occurs is the point at which the angular velocity reaches a local minimum value and then to a local minimum value.
  • the point of heel strike may be described as "heel strike point”.
  • the information processing apparatus 100 specifies, as the end time of the support period, the time when one leg is towed off.
  • the point at which toe-off is the point at which the angular velocity reaches a local minimum value before it reaches a local maximum value. In the following description, the point at which toe-off is sometimes referred to as "toe-off point".
  • the information processing apparatus 100 specifies a period from the heel strike point to the toe-off point as a support period.
  • the information processing apparatus 100 specifies a period in which different support periods overlap with each other as a two-leg contact period. Next, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R on the basis of the gyro data of the lower legs for each identified double-leg contact period.
  • the information processing apparatus 100 sets, for example, the shin angles ⁇ L and ⁇ R at the beginning of the stable walking period to an initial value 0. Then, the information processing apparatus 100 adds the integral value of the angular velocity of each lower leg up to each time point to each shin angle ⁇ L , ⁇ R based on the gyro data of each lower leg, to each shin at each time point The angles ⁇ L and ⁇ R are calculated.
  • the graph 1300 of FIG. 13 shows the shin angle ⁇ L at each time point, the vertical axis shows the shin angle ⁇ L , and the horizontal axis shows time.
  • the information processing apparatus 100 can calculate the corresponding shin angle ⁇ L on the graph 1300 by adding the integral value of the angular velocity of each lower leg up to each time point to each shin angle ⁇ L , ⁇ R .
  • the information processing apparatus 100 assigns a period number to each leg grounding period, and calculates a period number assigned to each leg grounding period, a time when each shin angle ⁇ L , ⁇ R is calculated, and each shin angle ⁇ L , It matches with (theta) R and memorize
  • the information processing apparatus 100 uses the following equations (9) to (12) to calculate the knee joint angles ⁇ based on the calculated estimated stride SL and the calculated shin angles ⁇ L and ⁇ R. , ⁇ and the hip joint angle ⁇ are calculated.
  • the following formulas (9) to (12) are the same as the above formulas (1) to (4), and thus the description thereof is omitted.
  • the information processing apparatus 100 can calculate the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angle ⁇ . Then, since the information processing apparatus 100 does not have to calculate angles other than the shin angle directly from the gyro data, it is possible to suppress an increase in the number of measuring instruments 201 mounted on the patient.
  • the information processing apparatus 100 can specify a stable walking period, and calculate each knee joint angle ⁇ , ⁇ and the hip joint angle ⁇ for the stable walking period. Therefore, the information processing apparatus 100 can prevent an adverse effect on the calculation result due to unstable walking, and can improve the accuracy of calculating the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angle ⁇ .
  • FIGS. 14 to 20 are explanatory views showing a specific example in which the information processing apparatus 100 acquires gyro data, acceleration data, and position information.
  • the subject wears a measuring instrument 201 that measures angular velocity and acceleration on the lower right thigh and the lower left thigh.
  • the subject wears, for example, the measuring instrument 201 on the right shin or left shin.
  • the measuring instrument 201 mounted on the right shin or left shin measures angular velocity or acceleration in the right shin or left shin, and generates gyro data or acceleration data as sensor data in which measurement values are associated with measurement time points.
  • the measuring instrument 201 mounted on the right shin or left shin connects the generated gyro data and acceleration data to the information processing apparatus 100 and transmits the data to the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 receives gyro data, acceleration data, and the like generated by the measuring instrument 201 mounted on the right shin or left shin. Specific examples of the gyro data and the acceleration data will be described later with reference to FIGS. 18 to 19.
  • the subject wears the measuring instrument 201 that generates position information on the waist.
  • the subject wears, for example, the measuring instrument 201 on the right shin or left shin.
  • the measuring instrument 201 mounted on the waist measures GPS coordinates for each of the observation points at a constant interval, and generates position information in which the measurement value is associated with the measurement time point.
  • the measuring instrument 201 mounted on the waist connects the generated position information to the information processing apparatus 100 and transmits the information to the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 receives position information and the like generated by the measuring instrument 201 attached to the waist. A specific example of position information will be described later with reference to FIG. Next, it transfers to description of FIG. 15, and the content which the measuring device 201 measures is demonstrated.
  • the measuring instrument 201 when measuring the angular velocity, measures, for example, the angular velocity in the sagittal plane, the angular velocity in the cross section, the angular velocity in the coronal plane, and the like. Thereby, the measuring instrument 201 arranges, as sensor data, for example, gyro data in which angular velocities in a sagittal plane are arranged in time series, gyro data in which angular velocities in a cross section are arranged in time series, and angular speeds in a coronal plane in time series. Generate gyro data etc.
  • the measuring instrument 201 measures, for example, the acceleration in the vertical direction.
  • the acceleration in the vertical direction may indicate the acceleration in the vertical direction along the shin of the subject since the measuring instrument 201 is attached to the shin.
  • acceleration in the vertical direction may be referred to as “vertical acceleration”.
  • the measuring instrument 201 generates, for example, acceleration data in which vertical accelerations are arranged in time series as sensor data.
  • FIG. 16 the process proceeds to the description of FIG. 16, and a specific example in which the measuring instrument 201 generates position information will be described.
  • the measuring instrument 201 mounted on the waist may generate position information without using GPS coordinates, and may transmit the position information to the information processing apparatus 100.
  • the measuring instrument 201 may generate position information by communicating with, for example, a positioning sensor that measures the distance to the target person.
  • the positioning sensor is, for example, a laser range finder or Kinect (registered trademark).
  • the measuring instrument 201 attached to the waist may generate position information without using GPS coordinates, and may transmit the position information to the information processing apparatus 100.
  • the measuring instrument 201 may receive, for example, the input of the moving distance of the target person according to the operation input of the target person, and may generate position information indicating the moving distance.
  • FIG. 18 shows a data structure of right shin data 1800 obtained by combining the gyro data generated by the measuring instrument 201 mounted on the right shin and the acceleration data.
  • the right shin data 1800 stores a record in which an angular velocity and an acceleration are measured, an angular velocity and an acceleration are associated with each other. Next, it transfers to description of FIG.
  • FIG. 19 shows a data structure of left shin data 1900 in which the gyro data generated by the measuring instrument 201 mounted on the left shin and the acceleration data are combined.
  • the left shin data 1900 accumulates a record in which the angular velocity and the acceleration are measured, the angular velocity is associated with the acceleration. Next, it transfers to description of FIG.
  • FIG. 20 shows a data structure of position information 2000 generated by the measuring instrument 201 attached to the waist.
  • the position information 2000 accumulates a record in which GPS coordinates are measured, latitude among the GPS coordinates, longitude among the GPS coordinates, and a certainty factor indicating the accuracy of the GPS.
  • the process proceeds to the description of FIGS. 21 to 26, and a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period will be described.
  • 21 to 26 are explanatory diagrams showing a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies a stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 specifies a candidate period of the walking period in which the subject walks and moves.
  • the information processing apparatus 100 shifts the window of the window width W by the shift width X, and based on the gyro data of each shin corresponding to the window, using the following equation (13), the movement amount V right of each shin , V left are calculated, and when the movement amounts V right and V left of each shin exceed the threshold, the period indicated by the window is set as the candidate period.
  • gyro x (right) (t) is the acceleration of the sagittal plane of the right shin at time t.
  • gyro x (left) (t) is the acceleration of the sagittal plane of the left shin at time t.
  • the information processing apparatus 100 When the windows set in the candidate periods are continuous, the information processing apparatus 100 collectively sets the periods indicated by the plurality of continuous windows as one candidate period. Next, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 assigns candidate period numbers to each candidate period. Then, the information processing apparatus 100 stores, using the candidate period management table 2200, a record in which the candidate period number of the candidate period, the start point of the candidate period, and the end point of the candidate period are associated. Next, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 selects a candidate period of candidate number 1.
  • the information processing apparatus 100 extracts gyro data of the part of the selected candidate period from the right shin data 1800.
  • the information processing apparatus 100 extracts gyro data of a portion of the selected candidate period from the left shin data 1900.
  • the information processing apparatus 100 specifies a peak point for the left shin and a peak point for the right shin based on the extracted gyro data. For example, the information processing apparatus 100 applies a low-pass filter to the extracted gyro data, and then the angular velocity exceeds the threshold value and becomes a local maximum, and a peak point having a predetermined interval or more with other peak points Identify. Next, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 assigns a peak number to each of the identified peak points regarding the right shin. Then, the information processing apparatus 100 stores, using the right shin peak point management table 2400, a record in which the peak number of the peak point of the right shin is associated with the time point indicated by the peak point of the right shin.
  • the information processing apparatus 100 assigns a peak number to each of the peak points related to the identified left shin. Then, the information processing apparatus 100 stores, using the left shin peak point management table 2401, a record in which the peak number of the peak point of the left shin is associated with the time point indicated by the peak point of the left shin.
  • the information processing apparatus 100 refers to the right shin peak point management table 2400 and the left shin peak point management table 2401, combines the peak points for the right shin and the peak points for the left shin, and sorts them in order of occurrence. .
  • the information processing apparatus 100 assigns peak numbers in order of occurrence to the peak point for the right shin and the peak point for the left shin. Then, the information processing apparatus 100 stores, using the shin peak point management table 2402, a record in which the peak numbers of the peak points of the shins are associated with the time points indicated by the peak points of the shins.
  • the information processing apparatus 100 refers to each shin peak point management table 2402 and determines whether peak points regarding each shin appear alternately in the left and right.
  • the information processing apparatus 100 specifies the selected candidate period as the walking period when the left and right appear alternately. Next, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 refers to each shin peak point management table 2402 and calculates a feature amount related to the operation of each shin at the peak point regarding each shin.
  • the feature amount is, for example, a peak height or a peak interval.
  • the peak height is the magnitude of the angular velocity at the peak point.
  • the peak interval is the time to the next peak point.
  • the information processing apparatus 100 stores, using the feature amount management table 2500, a record in which the peak number of the peak point regarding each shin and the peak height and the peak interval at the peak point are associated with each other.
  • the information processing apparatus 100 refers to the feature amount management table 2500 to calculate variations in peak height and variations in peak interval.
  • the variation is, for example, dispersion.
  • the information processing apparatus 100 determines that there is a tendency to walk stably in the candidate period if the variation in peak height is equal to or less than the threshold and the variation in peak interval is equal to or less than the threshold.
  • the tendency to walk stably may be referred to as "stable gait”.
  • the information processing apparatus 100 may determine whether or not there is a tendency to walk stably in the candidate period using the spectral distribution, in addition to the variation in peak height and the variation in peak interval. Specifically, the information processing apparatus 100 calculates the evaluation value H in which the value becomes larger as the intensity distribution is smaller, with the number of peaks in the frequency spectrum being smaller, using the following equation (14). Since following formula (14) is the same as that of said Formula (7), description is abbreviate
  • the information processing apparatus 100 determines that there is a tendency to stably walk in the candidate period.
  • the information processing apparatus 100 determines whether there is a tendency to move stably in the candidate period.
  • the tendency to move stably may be referred to as “stable mobility”. Here, it transfers to description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 extracts position information of a portion corresponding to the candidate period in the position information 2000.
  • the information processing apparatus 100 identifies the GPS coordinates of the target person for each observation point in the candidate period based on the extracted position information, and in the candidate period, the target person goes straight and the positions of the target person are equally spaced. It is determined whether it is a period that tends to change.
  • the information processing apparatus 100 determines that there is a tendency to move stably if the target person goes straight and the positions of the target person tend to change at equal intervals.
  • the information processing apparatus 100 is specifically using the following equation (15), we calculate the variation E 1 of the observation point interval. Then, if E 1 is equal to or less than the threshold, the information processing apparatus 100 determines that the positions of the subject tend to change at equal intervals.
  • the information processing apparatus 100 calculates an angle E 2 formed by the traveling vector d n from the observation point to the next observation point, using the following equation (16). Then, when E 2 is equal to or less than the threshold value, the information processing apparatus 100 determines that the target person tends to go straight.
  • the candidate period is set as the stable walking period. Do. Next, the process proceeds to the description of FIGS. 27 to 29, and a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies the both-leg contact period will be described.
  • FIG. 27 to FIG. 29 are explanatory diagrams showing a specific example in which the information processing apparatus 100 specifies the both-leg grounding period.
  • the information processing apparatus 100 refers to each shin peak point management table 2402 and selects one peak point at a time.
  • the information processing apparatus 100 identifies the heel strike point in order to identify the support period corresponding to the selected peak point.
  • the information processing apparatus 100 when the information processing apparatus 100 specifically selects a peak point related to the left shin, the information processing apparatus 100 generates a sagittal plane within a predetermined time after the peak point in the left shin data 1900.
  • the point at which the angular velocity reaches the minimum value is identified as the heel strike point.
  • the measuring instrument 201 since the measuring instrument 201 receives a reaction force from the direction of gravity at the heel strike point, the point at which the acceleration in the vertical direction is most greatly changed from negative to positive within a fixed time after the peak point It may be specified as a heel strike point. Next, the process proceeds to the description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 refers to each shin peak point management table 2402 and selects one peak point at a time.
  • the information processing apparatus 100 specifies the toe-off point in order to specify the support period corresponding to the selected peak point.
  • the information processing apparatus 100 when a peak point related to the left shin is selected, the information processing apparatus 100 generates a sagittal plane within a predetermined time before the peak point in the left shin data 1900.
  • the point at which the angular velocity reaches the minimum value is identified as the toe-off point.
  • the information processing apparatus 100 receives a reaction force in the direction opposite to gravity from the gravity direction at the toe-off point, the acceleration in the vertical direction is most greatly changed from positive to negative within a certain time before the peak point.
  • the point in time may be specified as the toe-off point.
  • the information processing apparatus 100 specifies a period from the heel strike point to the toe-off point as a support period.
  • the information processing apparatus 100 specifies a period in which different support periods overlap with each other as a two-leg contact period.
  • the information processing apparatus 100 assigns a grounding period number to the identified two-leg grounding period.
  • the information processing apparatus 100 grounds, for each leg, a record in which the ground period number assigned to the both leg ground period, the start point of the both leg ground period, and the end point of the both leg ground period are associated with each other. It stores using the period management table 2900. Next, the process proceeds to the description of FIGS. 30 to 32, and a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle will be described.
  • FIGS. 30 to 33 are explanatory diagrams showing a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R using the following formula (17) based on the gyro data of each shin for each identified double-leg contact period.
  • ⁇ (t) is the shin angle.
  • ⁇ 0 is an initial value of the shin angle set as an initial state.
  • gyro (i) is the angular velocity of the shin at time i.
  • the information processing apparatus 100 sets, for example, the initial value ⁇ 0 of the shin angle to 0 at the beginning of the stable walking period. Then, the information processing apparatus 100 calculates each shin angle ⁇ L , ⁇ R at each time point by adding the integral value of the angular velocity of each shin until each time point to ⁇ 0 based on the gyro data of each shin Do.
  • the information processing apparatus 100 the shank angle theta L, and the time point of calculating the theta R, the shank angle theta L, associates the theta R, and stores with shin angle management table 3000.
  • the process proceeds to the description of FIG. 31, and another specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the shin angle will be described.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R in consideration of the error included in the gyro data, and improves the accuracy of calculating the shin angles ⁇ L and ⁇ R.
  • the gyro data tends to have a larger error as time passes from the start of measurement.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R after correcting the initial value indicating the shin angle in the initial state for each step.
  • the predetermined type of time is, for example, a heel strike point, a toe off point, a peak point, and the like.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R using, for example, the following equation (18) for each step.
  • ⁇ (t) is the shin angle at time t.
  • ⁇ 0 (T (j)) is an initial value of the shin angle set for a predetermined type of time point in the j-th step.
  • a shin angle at a predetermined type of time in the first step may be set as an initial value.
  • gyro (i) is the angular velocity of the shin at time i.
  • ⁇ is an error with respect to gyro data.
  • the information processing apparatus 100 specifies the error ⁇ using the following equation (19) and the following equation (20).
  • ⁇ 1 is the shin angle of the beginning T s of the stable walking period.
  • ⁇ 2 is the shin angle of the end T e of the stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 may set the initial value ⁇ 0 of the shin angle based on acceleration data instead of 0.
  • a direction along the lower leg of the subject at the beginning of a stable walking period that is, the value of the acceleration AccZ in the vertical direction, the property of a value obtained by multiplying the cos [theta] 0 on the gravitational acceleration. Therefore, the information processing apparatus 100 can set the initial value ⁇ 0 of the shin angle.
  • the process proceeds to the description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angles ⁇ L and ⁇ R for each point in the double-leg contact period.
  • the information processing apparatus 100 uses a calculation information table 3300 for a record in which both leg contact periods, each point in the two leg contact periods, and each shin angle ⁇ L and ⁇ R calculated for each point are associated with each other.
  • the process proceeds to the description of FIG. 34, and a specific example in which the information processing device 100 calculates the stride will be described.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram of a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates the stride.
  • the information processing apparatus 100 calculates the movement distance D of the subject during the stable walking period based on the position information.
  • the information processing apparatus 100 also calculates the number of peak points in the stable walking period as the number of steps N in the stable walking period.
  • the information processing apparatus 100 calculates the estimated stride SL for each step using the following equation (21).
  • the information processing apparatus 100 stores the calculated estimated stride SL using the calculation information table 3300. Also, the first step and the last step of the stable walking period tend to move only half a step. Therefore, the information processing apparatus 100 may calculate the stride SL by dividing the movement distance D by the number of steps N-1. In this case, the information processing apparatus 100 sets SL / 2 to the stride of the first step and the last step.
  • the information processing apparatus 100 may calculate a feature amount that is correlated with the stride for each step, and may use the feature amount to weight the stride. For example, the information processing apparatus 100 sets the feature amount at the i-th step as f (i), and calculates the movement distance using the following equation (22).
  • the information processing apparatus 100 calculates the stride of the ith step as ⁇ ⁇ f (i) using the above equation (23).
  • the feature amount is, for example, the height of the peak point or the interval between the peak points.
  • FIG. 35 and FIG. 36 are explanatory views showing a specific example in which the information processing apparatus 100 calculates each knee joint angle and the hip joint angle.
  • the information processing apparatus 100 uses the following equation (24) to the following equation (27) to calculate the knee joints based on the calculated estimated stride SL and the calculated shin angles ⁇ L and ⁇ R.
  • the angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R are calculated.
  • the following formulas (24) to (27) are the same as the above formulas (1) to (4), and thus the description thereof is omitted.
  • the information processing apparatus 100 can calculate the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R. Further, the information processing apparatus 100 calculates the hip joint angle ⁇ based on the hip joint angle ⁇ L and the hip joint angle ⁇ R using the following equation (28).
  • the information processing device 100 can calculate the hip joint angle ⁇ .
  • the information processing apparatus 100 stores the calculated knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angle ⁇ using the calculation result table 3500. Then, since the information processing apparatus 100 does not have to calculate angles other than the shin angle directly from the gyro data, it is possible to suppress an increase in the number of measuring instruments 201 mounted on the patient.
  • the information processing apparatus 100 can specify a stable walking period, and calculate each knee joint angle ⁇ , ⁇ and the hip joint angle ⁇ for the stable walking period. Therefore, the information processing apparatus 100 can prevent an adverse effect on the calculation result due to unstable walking, and can improve the accuracy of calculating the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angle ⁇ . Next, the process proceeds to the description of FIG.
  • the information processing apparatus 100 similarly stores the knee joint angles ⁇ and ⁇ calculated for each of the specified stable walking periods and the hip joint angle ⁇ using the calculation result table 3500. Next, the process proceeds to the description of FIG.
  • FIG. 37 is an explanatory diagram of an example of the output.
  • the information processing apparatus 100 identifies and outputs the tendencies of the knee joint angle and the hip joint angle of the patient based on the calculated knee joint angle and the hip joint angle.
  • the information processing apparatus 100 receives specification of a target date range, and reads out knee joint angles and hip joint angles of the date range. Then, the information processing apparatus 100 calculates statistical values of knee joint angles and hip joint angles for each date, and displays the statistical values as a graph 3600, in order to make it possible to grasp the transition of the daily walking manner of the patient. Do.
  • the information processing apparatus 100 may display, on the graph 3600, a range serving as a reference value in the case of being healthy.
  • the information processing apparatus 100 may also display on the graph 3600 the timing at which the reference event regarding the patient is performed, such as treatment of the patient in the future.
  • the information processing apparatus 100 may display a range from the upper limit to the lower limit of the knee joint angle and the hip joint angle of the patient for each date on the graph 3600.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram of a specific example in which the information processing apparatus 100 uses the calculation result.
  • the information processing apparatus 100 the processing shown in FIGS. 14 to 38, each shin of angle theta L, theta R and the angle of its respective shank theta L, the knee joint angle corresponding to theta R alpha, beta and hip A plurality of combinations with the angles ⁇ L and ⁇ R can be identified. Therefore, the information processing apparatus 100, the angle theta L of one shin, the relationship between the knee joint angle ⁇ and the hip joint angle phi L corresponding to the angle theta L of the shin, it is possible to define the function .
  • Graph 3800 of FIG. 38 shows the angle theta L shin, the relationship between the knee joint angle ⁇ corresponding to the angle theta L of the shin, the horizontal axis represents the angle theta L, the vertical axis, the knee joint angle Indicates ⁇ .
  • the information processing apparatus 100 generates, for example, a function indicating the approximate curve 3801 from the calculation result.
  • each shin of angle theta L based on the theta R, the angle of its respective shank theta L, theta R
  • the respective knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R corresponding to can be calculated.
  • the information processing apparatus 100 can reduce the time required to calculate the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R. Further, the information processing apparatus 100 can calculate the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R without acquiring the position information.
  • each shin of angle theta L, and theta R, the angle of its respective shank theta L, corresponding to theta R A plurality of combinations with each knee joint angle ⁇ , ⁇ or the hip joint angle ⁇ L , ⁇ R may be specified. Then, the information processing apparatus 100 can update the approximate curve 3801 to suppress a decrease in accuracy of calculating the knee joint angles ⁇ and ⁇ and the hip joint angles ⁇ L and ⁇ R.
  • FIG. 39 is a flowchart of an example of an angle calculation process procedure.
  • the information processing apparatus 100 acquires sensor data of a fixed period from the measuring instrument 201 (step S3901).
  • the information processing apparatus 100 specifies one or more candidate periods that may include the walking period based on the acquired sensor data (step S3902). Then, the information processing apparatus 100 selects one of the specified one or more candidate periods (step S3903).
  • the information processing apparatus 100 specifies a walking period of the selected candidate periods (step S3904). Then, the information processing apparatus 100 calculates an evaluation value of stable walking ability for the specified walking period (step S3905).
  • step S3906 determines whether the evaluation value of stable gait is equal to or greater than a threshold.
  • step S3906: No the information processing apparatus 100 returns to the process of step S3903.
  • step S3906 YES
  • the information processing apparatus 100 calculates an evaluation value of stable mobility for the identified walking period (step S3907).
  • step S3908 determines whether the evaluation value of stable mobility is equal to or more than a threshold.
  • step S3908: No the information processing apparatus 100 returns to the process of step S3903.
  • step S3908 YES
  • the information processing apparatus 100 identifies the two-leg grounding period of the walking period (step S3909).
  • the information processing apparatus 100 calculates the shin angle of each leg for the specified both-leg contact period (step S3910).
  • the information processing apparatus 100 calculates a stride in the walking period (step S3911).
  • the information processing apparatus 100 calculates the angle of the knee joint and the angle of the hip joint (step S3912). Then, the information processing apparatus 100 determines whether all the one or more specified candidate periods have been selected (step S3913). Here, when it is not selected (step S3913: No), the information processing apparatus 100 returns to the process of step S3903.
  • step S3913 YES
  • the information processing apparatus 100 ends the angle calculation process.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to acquire the information on the stride of the subject and the information on the angle of the subject to the lower thigh with respect to the ground when both feet of the subject are grounded.
  • the angle of each knee joint and the angle of the subject's hip joint can be calculated.
  • the information processing apparatus 100 can improve the accuracy of calculating the angle of each knee joint of the subject and the angle of the hip joint of the subject.
  • the geometric constraint can be defined by a simultaneous equation of an equation indicating the first constraint and an equation indicating the second constraint, and the subject person is solved by solving the simultaneous equation.
  • the angle of each knee joint and the angle of the subject's hip joint can be calculated.
  • the information processing apparatus 100 can define geometric constraints by relatively simple simultaneous equations and solve them relatively quickly.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to acquire the moving distance of the subject and the number of steps of the subject during the predetermined walking period.
  • the stride of the subject can be calculated by dividing the acquired moving distance by the number of steps. Thereby, even when the information processing apparatus 100 can not directly measure the stride of the subject, the information processing apparatus 100 can acquire the stride of the subject.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to acquire the angular velocity of the sagittal plane of each lower leg of the subject during a predetermined walking period.
  • the contact time point is obtained by adding the integral value of the angular velocity acquired until the contact time point when the subject's feet touch the ground to the angle of the subject's lower leg with respect to the ground
  • the angle with respect to the ground of each lower leg of the subject in can be calculated.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to acquire an acceleration in a direction along the lower leg of the subject at the time when the subject is at the start of the predetermined walking period. According to the information processing apparatus 100, based on the acquired acceleration in the direction along the lower leg of the subject and the gravitational acceleration, the ground of each lower leg of the target person at the time when the subject is stationary at the beginning of the predetermined walking period. The angle can be calculated. Thus, the information processing apparatus 100 can improve the accuracy of calculating the angle of the subject with respect to the ground at the time of touch on the ground.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to specify a plurality of operation time points at which the feature corresponding to one step of the target person appears in the acquired angular velocity or acceleration of the target person in the predetermined walking period. According to the information processing apparatus 100, it is possible to calculate an angle of the subject with respect to the ground of each lower leg at the time of the leading operation. According to the information processing apparatus 100, at a predetermined angle with respect to the ground of each lower leg of the subject at the head operation time, the operation time is obtained from the operation time point immediately before the contact time point among the plurality of operation time points Add the integrated value of angular velocity. Thus, the information processing apparatus 100 can improve the accuracy of calculating the angle of the subject with respect to the ground at the time of touch on the ground.
  • the arrows of the lower leg of the subject during the predetermined walking period such that the integrated value of the angular velocity of the sagittal plane of each lower leg of the target person until the end of the predetermined walking period becomes zero.
  • An error with respect to the angular velocity of the planar surface can be identified.
  • the information processing apparatus 100 can improve the accuracy of calculating the angle of the subject with respect to the ground at the time of touch on the ground.
  • the information processing apparatus 100 the information indicating the moving speed and the moving direction of the subject is acquired from the measuring instrument, and the stable period in which the moving speed and the moving direction are constant is set as the predetermined walking period.
  • the information processing apparatus 100 sets the stable period in which the subject person has stably moved as a predetermined walking period, and calculates the angle of each knee joint of the subject person and the angle of the hip joint of the subject person. Accuracy can be improved.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to specify a plurality of operation time points at which the feature corresponding to one step of the object person appears in the angular velocity or the acceleration of the object person in the predetermined candidate period. According to the information processing apparatus 100, it is possible to set, as the predetermined walking period, the stable period in which the interval between the operation points is constant among the predetermined candidate periods based on the plurality of identified operation points. Thereby, the information processing apparatus 100 sets the stable period in which the subject person was walking stably as a predetermined walking period, and calculates the angle of each knee joint of the subject person and the angle of the hip joint of the subject person. Accuracy can be improved.
  • the information processing apparatus 100 it is possible to specify a plurality of operation time points at which the feature corresponding to one step of the object person appears in the angular velocity or the acceleration of the object person in the predetermined candidate period.
  • the stable period in which the feature amount of the subject's operation at the operation time point is constant is set as the predetermined walking period among the predetermined candidate periods based on the specified plurality of operation time points. be able to. Accordingly, the information processing apparatus 100 sets the stable period in which the subject person has stably moved as a predetermined walking period, and calculates the angle of each knee joint of the subject person and the angle of the hip joint of the subject person. Accuracy can be improved.
  • the information processing method described in the present embodiment can be realized by executing a prepared program on a computer such as a personal computer or a workstation.
  • the information processing program described in the present embodiment is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. Further, the information processing program described in the present embodiment may be distributed via a network such as the Internet.
  • Reference Signs List 100 information processing apparatus 110 polygon 200 information processing system 201 measuring instrument 210 network 300, 400 bus 301, 401 CPU 302, 402 Memory 303, 403 Network I / F 304 Recording medium I / F 305 recording medium 404 sensor unit 405 timer unit 500 storage unit 501 acquisition unit 502 identification unit 503 calculation unit 504 output unit 700 perpendicular 800, 1100, 1101, 1300, 3600, 3800 graph 801 to 804, 811 to 815 peak point 820, 1000 1, 1001 period 900, 901 route 1301, 3000 shin angle management table 1800 right shin data 1900 left shin data 2000 location information 2200 candidate term management table 2400 right shin peak point management table 2401 left shin peak point management table 2402 each shin peak point management Table 2500 Feature amount management table 2900 Both legs grounding period management table 3300 Information table for calculation 3500 Calculation result table 3801 Approximate curve

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Abstract

情報処理装置（１００）は、対象者の歩幅（ＳＬ）の情報と対象者の両足が接地した場合における対象者の各下腿の地面に対する角度（θL、θR）の情報とを取得する。情報処理装置（１００）は、歩幅（ＳＬ）の情報と角度（θL、θR）の情報とに基づいて、対象者の両足が接地した場合における対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、対象者の各膝関節の角度（α、β）と対象者の股関節の角度（φ）とを算出する。幾何学的制約は、例えば、この対象者の下肢の構造を利用し、各大腿と各下腿と地面とを辺とし、股関節と各膝関節と各下腿の地面との接点とを頂点として形成される（多角形１１０）に基づいて、幾何学的に導出される制約である。

Description

情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法
　本発明は、情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法に関する。
　従来、医療分野では、患者に対して適切な医療処置をするために、患者の状態を把握することが求められる。例えば、患者の歩き方は、疾病による身体の不調の度合いや疾病や怪我の回復の度合いなどに影響される傾向があり、患者の状態を把握するためには、患者の歩き方を把握することが求められることがある。例えば、患者が両脚を曲げずに歩くような、患者の身体に負担がかかり、転倒や転落などの事故を招きうる不自然な歩き方をしているか否かを把握することが求められる。このため、患者の歩き方の客観的な指標として、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を精度よく算出し、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度に基づいて、患者の歩き方を把握可能にすることが求められる。特に、日常の患者の歩き方を把握可能にし、医療機関外での患者の歩き方を把握可能にすることが、患者に対して適切な医療処置をするためには好ましい。
　先行技術としては、例えば、各測定センサを、歩行者の両足の股関節、膝関節および足関節を挟むよう取り付け、歩行者の歩行時の角速度および加速度を測定した測定データに基づいて、歩行者の股関節、膝関節および足関節の関節角度を求めるものがある。また、例えば、各測定センサを同様に取り付け、歩行にともなう重心変動と脚部の関節角度の変動を計測し、計測された重心変動、関節角度の変動、および歩行によって変化しないユーザの人体情報に基づいてユーザの歩行動作を示す指標を演算する技術がある。
特開２０１４－２０８２５７号公報 特開２０１２－６５７２３号公報
　患者にセンサ装置を装着させ、そのセンサ装置から得られる時系列データに基づいて、その患者の膝関節の角度やその患者の股関節の角度を計測し、その患者の歩き方を把握することが求められることがある。しかしながら、従来技術では、患者の膝関節や股関節の角度を精度よく計測するために必要な測定センサの数が多かった。例えば、患者の下肢の様々な部位にセンサ装置を装着しなければならなかった。このため、患者のセンサ装着の物理的負荷・心理的負荷が高い、計測コストが高い、などの問題が発生し、日常での継続的な計測が困難であった。
　１つの側面では、本発明は、対象者の膝関節の角度または対象者の股関節の角度を少ないセンサ数で精度よく算出することができる情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法を提供することを目的とする。
　１つの実施態様によれば、対象者の歩幅の情報と前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得し、取得した前記歩幅の情報と前記角度の情報とに基づいて、前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、前記対象者の各膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出する情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法が提案される。
　本発明の一態様によれば、対象者の膝関節の角度または対象者の股関節の角度を少ないセンサ数で精度よく算出することができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態にかかる情報処理方法の一実施例を示す説明図である。 図２は、情報処理システム２００の一例を示す説明図である。 図３は、情報処理装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図４は、計測機２０１のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図５は、情報処理装置１００の機能的構成例を示すブロック図である。 図６は、各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する流れを示す説明図（その１）である。 図７は、各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する流れを示す説明図（その２）である。 図８は、安定歩行期間を特定する一例を示す説明図（その１）である。 図９は、安定歩行期間を特定する一例を示す説明図（その２）である。 図１０は、安定歩行期間を特定する一例を示す説明図（その３）である。 図１１は、安定歩行期間を特定する一例を示す説明図（その４）である。 図１２は、両脚接地期間における脛角度を算出する一例を示す説明図（その１）である。 図１３は、両脚接地期間における脛角度を算出する一例を示す説明図（その２）である。 図１４は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その１）である。 図１５は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その２）である。 図１６は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その３）である。 図１７は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その４）である。 図１８は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その５）である。 図１９は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その６）である。 図２０は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図（その７）である。 図２１は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その１）である。 図２２は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その２）である。 図２３は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その３）である。 図２４は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その４）である。 図２５は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その５）である。 図２６は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図（その６）である。 図２７は、情報処理装置１００が両脚接地期間を特定する具体例を示す説明図（その１）である。 図２８は、情報処理装置１００が両脚接地期間を特定する具体例を示す説明図（その２）である。 図２９は、情報処理装置１００が両脚接地期間を特定する具体例を示す説明図（その３）である。 図３０は、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例を示す説明図（その１）である。 図３１は、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例を示す説明図（その２）である。 図３２は、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例を示す説明図（その３）である。 図３３は、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例を示す説明図（その４）である。 図３４は、情報処理装置１００が歩幅を算出する具体例を示す説明図である。 図３５は、情報処理装置１００が各膝関節角と股関節角とを算出する具体例を示す説明図（その１）である。 図３６は、情報処理装置１００が各膝関節角と股関節角とを算出する具体例を示す説明図（その２）である。 図３７は、出力の一例を示す説明図である。 図３８は、情報処理装置１００が算出結果を利用する具体例を示す説明図である。 図３９は、角度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下に、図面を参照して、本発明にかかる情報処理装置、情報処理システム、および情報処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態にかかる情報処理方法の一実施例）
　図１は、実施の形態にかかる情報処理方法の一実施例を示す説明図である。情報処理装置１００は、対象者の膝関節の角度と対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出するコンピュータである。対象者は、生体である。対象者は、例えば、人間である。
　対象者は、例えば、医療機関による検査対象になる。対象者は、具体的には、医師などの医療関係者による診断や治療、経過観察、または健康管理などを受ける患者である。対象者は、具体的には、医師などの医療関係者によるリハビリ指導などを受ける患者であってもよい。また、対象者は、具体的には、スポーツインストラクターによる運動指導を受ける被指導者であってもよい。対象者は、例えば、自ら健康管理を行う個人であってもよい。対象者は、動物であってもよい。
　ここで、上述の通り、医療分野では、患者に対して適切な医療処置をするために、患者の状態を把握することが求められる。例えば、患者の歩き方は、疾病による身体の不調の度合いや疾病や怪我の回復の度合いなどに影響される傾向があり、患者の状態を把握するためには、患者の歩き方を把握することが求められることがある。例えば、患者が両脚を曲げずに歩くような、患者の身体に負担がかかり、転倒や転落などの事故を招きうる不自然な歩き方をしているか否かを把握することが求められる。
　このため、患者の歩き方の客観的な指標として、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を精度よく算出し、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度に基づいて、患者の歩き方を把握可能にすることが求められる。特に、日常の患者の歩き方を把握可能にし、医療機関外での患者の歩き方を把握可能にすることが、患者に対して適切な医療処置をするためには好ましい。
　しかしながら、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度などを精度よく計測することが難しい場合がある。例えば、患者の下肢の様々な部位にセンサ装置を装着しなければ、その患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を計測することが難しい場合がある。具体的には、患者の両脚の大腿と下腿と足との６つの部位にセンサ装置を装着しなければ、その患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を計測することが難しい場合がある。
　一方で、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を計測する精度を向上するために、患者の下肢の様々な部位にセンサ装置を装着させると、患者の負担の増大化を招いてしまう。例えば、患者は、大腿にセンサ装置を装着すると、歩きづらいと感じてしまう傾向がある。そして、患者は、負担やストレスを感じ、患者に対する診断や治療、経過観察、または健康管理などを受けるためにセンサ装置を利用しようとする意欲が低減してしまう可能性がある。
　このため、日常的に、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を計測するためには、患者が装着するセンサ装置の数は比較的少なく、センサ装置を装着する部位は、患者が感じる負担やストレスが比較的少ない部位であることが好ましい。具体的には、患者の大腿にセンサ装置を装着せず、患者の下腿にのみセンサ装置を装着することが好ましい。
　そこで、本実施の形態では、患者の下腿にのみセンサ装置を装着させた場合でも、患者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を考慮することにより、患者の膝関節の角度や患者の股関節の角度を精度よく計測することができる情報処理方法について説明する。
　図１に示すように、対象者の脚の一部であり、対象者の膝より上の部分であり、対象者の膝から股までの部分を「大腿」と表記する場合がある。また、左脚の大腿を「左大腿」と表記する場合がある。また、右脚の大腿を「右大腿」と表記する場合がある。
　また、図１に示すように、対象者の脚の一部であり、対象者の膝より下の部分であり、対象者の膝から足首までの部分を「下腿」と表記する場合がある。また、左脚の下腿を「左下腿」と表記する場合がある。また、右脚の下腿を「右下腿」と表記する場合がある。
　また、図１に示すように、対象者の脚の一部であり、足首から先の部分を「足」と表記する場合がある。また、左脚の足を「左足」と表記する場合がある。また、右脚の足を「右足」と表記する場合がある。図１の例では、対象者は、例えば、下腿にセンサ装置を装着する。
　（１－１）情報処理装置１００は、対象者の歩幅ＳＬの情報と対象者の両足が接地した場合における対象者の各下腿の地面に対する角度θL、θRの情報とを取得する。ここで、各下腿の地面に対する角度θL、θRは、矢状面における各下腿の前方の地面に対する角度である。地面は、屋内の床、屋外の地表、屋外の道路などである。
　情報処理装置１００は、例えば、対象者の移動距離と歩数とに基づいて、対象者の歩幅ＳＬを算出する。情報処理装置１００は、例えば、予め設定された対象者の歩幅ＳＬの情報を取得してもよい。情報処理装置１００は、例えば、各下腿に装着したセンサ装置が計測した角速度を積分することにより、各下腿の地面に対する角度θL、θRを算出する。これにより、情報処理装置１００は、対象者の各膝関節の角度α、βと対象者の股関節の角度φとを算出する際に用いられる各情報を取得することができる。
　（１－２）情報処理装置１００は、歩幅ＳＬの情報と角度θL、θRの情報とに基づいて、対象者の両足が接地した場合における対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、対象者の各膝関節の角度α、βと対象者の股関節の角度φとを算出する。ここで、各膝関節の角度α、βは、矢状面における各膝の曲げ具合を示す角度であって、各膝の内側の角度である。股関節の角度φは、矢状面における両脚の開き具合を示す角度である。
　図１に示すように、対象者の下肢の構造は、左大腿と右大腿とが股関節で接続され、左大腿と左下腿とが左膝関節で接続され、右大腿と右下腿とが右膝関節で接続される構造であり、大腿と下腿との長さは同一の長さＬと近似される。この近似が成り立たない場合、すなわち、大腿と下腿の長さが異なる場合には、大腿の長さをＬ１、下腿の長さをＬ２として、後述の第１の制約と第２の制約に基づいて、後述の連立方程式を導出してもよい。
　幾何学的制約は、この対象者の下肢の構造を利用し、各大腿と各下腿と地面とを辺とし、股関節と各膝関節と各下腿の地面との接点とを頂点として形成される多角形１１０に基づいて、幾何学的に導出される制約である。例えば、この多角形１１０に基づいて、第１の制約と第２の制約とが導出可能である。
　第１の制約は、この多角形１１０における、対象者の歩幅ＳＬと、対象者の大腿の長さＬと、対象者の下腿の長さＬと、対象者の各膝関節の角度α、βと、対象者の股関節の角度φとの関係を示す制約である。対象者の歩幅ＳＬは、この多角形１１０の１辺となる地面の長さに対応する。
　第２の制約は、この多角形１１０から２通りの算出方法で算出可能である対象者の腰の高さが一致する関係を示す制約である。２通りの算出方法は、例えば、左脚に関する情報を用いた算出方法と、右脚に関する情報を用いた算出方法とである。
　右脚に関する情報を用いた算出方法は、例えば、対象者の大腿の長さＬと、対象者の下腿の長さＬと、対象者の右膝関節の角度αと、対象者の股関節の角度φとに基づいて算出する算出方法である。左脚に関する情報を用いた算出方法は、例えば、対象者の大腿の長さＬと、対象者の下腿の長さＬと、対象者の左膝関節の角度βと、対象者の股関節の角度φとに基づいて算出する算出方法である。
　情報処理装置１００は、例えば、歩幅ＳＬと角度θL、θRとに基づいて、第１の制約を示す数式と、第２の制約を示す数式との連立方程式を生成し、その連立方程式を解くことにより、対象者の各膝関節の角度α、βと対象者の股関節の角度φとを算出する。
　これにより、情報処理装置１００は、対象者の下肢の様々な部位にセンサ装置が装着されていなくても、対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを精度よく算出することができる。情報処理装置１００は、例えば、対象者がセンサ装置を装着した場合に感じる負担やストレスが比較的少ない対象者の下腿にセンサ装置を装着すれば、対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを精度よく算出することができる。そして、情報処理装置１００は、対象者の歩き方に関する客観的な指標値を得ることができる。
　対象者は、装着するセンサ装置の数が少なくてもよく、対象者が感じる負担やストレスが比較的少ない部位にセンサ装置を装着すればよいため、歩きづらいと感じづらく、負担やストレスを感じづらくなる。そして、対象者は、診断や治療、経過観察、または健康管理などを受けるためにセンサ装置を利用しようとする意欲が低減してしまうことを抑制することができる。結果として、対象者は、日常的にセンサ装置を利用しやすくなり、情報処理装置１００は、日常の対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを算出することができる。
　また、情報処理装置１００は、対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを出力すれば、対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを、医師などの医療関係者に通知することができる。このため、情報処理装置１００は、医師などの医療関係者が、対象者の歩き方を把握しやすくし、対象者に対する診断や治療、経過観察、または健康管理などを効率よく行うことができるようにすることができる。
　医師などの医療関係者は、対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを参照し、対象者の歩き方を把握し、対象者に対する診断や治療、経過観察、または健康管理などを効率よく行うことができる。医師などの医療関係者は、例えば、日常における対象者の膝関節の角度α、βや対象者の股関節の角度φを参照し、日常の対象者の歩き方を把握することができる。
　また、情報処理装置１００は、対象者に装着するセンサ装置の数が少なくてもよいようにすることができる。このため、情報処理装置１００は、対象者に対する診断や治療、経過観察、または健康管理などを行うためにセンサ装置を利用しようとする際にかかるコストの低減化を図ることができる。
　ここで、情報処理装置１００が、対象者の移動距離と歩数とに基づいて、対象者の歩幅ＳＬを精度よく算出するためには、その対象者の移動距離と歩数とは、対象者が一定の歩幅でまっすぐ安定して歩いていたときの移動距離と歩数であることが好ましい。
　同様に、情報処理装置１００が、各下腿の角速度を積分することにより、各下腿の地面に対する角度を精度よく算出するためには、その各下腿の角速度は、対象者が一定の歩幅でまっすぐ安定して歩いていたときの角速度であることが好ましい。
　このため、情報処理装置１００は、まず対象者が一定の歩幅でまっすぐ安定して歩いていたときの歩行期間を特定し、その歩行期間における対象者の移動距離、歩数、各下腿の角速度などを取得することが好ましい。情報処理装置１００が、対象者が一定の歩幅でまっすぐ安定して歩いていたときの歩行期間を特定する具体例については、図４～図９を用いて後述する。
（情報処理システム２００の一例）
　次に、図２を用いて、図１に示した情報処理装置１００を適用した、情報処理システム２００の一例について説明する。
　図２は、情報処理システム２００の一例を示す説明図である。図２において、情報処理システム２００は、情報処理装置１００と、１以上の計測機２０１とを含む。情報処理システム２００において、情報処理装置１００と計測機２０１とは、有線または無線のネットワーク２１０を介して接続される。ネットワーク２１０は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどである。
　情報処理装置１００は、１以上の計測機２０１から、計測対象となる対象者の各下腿の動きに関する計測情報を取得するコンピュータである。情報処理装置１００は、計測情報に基づいて対象者の下腿の地面に対する角度を算出し、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する。情報処理装置１００は、例えば、サーバ、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ノートＰＣ、タブレット端末、スマートフォン、ウェアラブル端末などである。
　計測機２０１は、計測対象となる対象者の下腿に装着されるコンピュータである。計測機２０１は、計測情報を生成し、情報処理装置１００に送信する。計測機２０１は、例えば、図４に示すセンサ部を有し、そのセンサ部の計測値と、そのセンサ部の計測値が得られた計測時点とを対応付けた時系列データを、計測情報として生成し、情報処理装置１００に送信する。時系列データは、例えば、計測値の波形を示すセンサデータである。
　計測機２０１は、具体的には、対象者の下腿における角速度や加速度のセンサデータを、情報処理装置１００に送信する。以下の説明では、角速度のセンサデータを「ジャイロデータ」と表記する場合がある。加速度のセンサデータを「加速度データ」と表記する場合がある。計測機２０１は、例えば、センサ装置である。センサ装置は、具体的には、モーションセンサと呼ばれる装置である。計測機２０１は、例えば、スマートフォン、ウェアラブル端末などであってもよい。
　ここでは、計測機２０１が、対象者の下腿における角速度や加速度のセンサデータを、情報処理装置１００に送信する場合について説明したが、これに限らない。例えば、計測機２０１が、対象者の下腿における角速度や加速度のセンサデータに基づいて、対象者の下腿の地面に対する角度を算出し、対象者の下腿の地面に対する角度を、情報処理装置１００に送信する場合があってもよい。
　ここでは、計測機２０１が、センサデータを生成する場合について説明したが、これに限らない。例えば、情報処理装置１００が、計測機２０１から、計測機２０１のセンサ部の計測値と、そのセンサ部の計測値が得られた計測時点とを対応付けた対応情報を順次受信し、その対応情報をまとめたセンサデータを作成する場合があってもよい。
　ここでは、情報処理装置１００と計測機２０１とが異なる装置である場合について説明したが、これに限らない。例えば、情報処理装置１００が、計測機２０１と一体である場合があってもよい。ここでは、対象者に、計測機２０１が１つ装着される場合について説明したが、これに限らない。例えば、対象者に、複数の計測機２０１が装着される場合があってもよい。
　情報処理システム２００は、さらに、対象者の位置情報を生成する計測機２０１を有する場合があってもよい。位置情報は、例えば、対象者のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）座標の変化などを示す情報である。計測機２０１は、生成した位置情報を、情報処理装置１００に送信する。
　情報処理システム２００は、さらに、表示装置を有する場合があってもよい。この場合、情報処理装置１００は、歩行期間を特定した結果、歩行期間に関する所定の特徴量などを、表示装置を介して表示する。表示装置は、例えば、ＰＣ、ノートＰＣ、タブレット端末、スマートフォンなどである。
　情報処理システム２００は、例えば、患者の状態を把握する見守りサービスを実現する場合に適用されたり、ＰＨＲ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｒｅｃｏｒｄ）向けのサービスを実現する場合に適用されたりする。
（情報処理装置１００のハードウェア構成例）
　次に、図３を用いて、図２に示した情報処理システム２００に含まれる情報処理装置１００のハードウェア構成例について説明する。
　図３は、情報処理装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３において、情報処理装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３０１と、メモリ３０２と、ネットワークＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３０３と、記録媒体Ｉ／Ｆ３０４と、記録媒体３０５とを有する。また、各構成部は、バス３００によってそれぞれ接続される。
　ここで、ＣＰＵ３０１は、情報処理装置１００の全体の制御を司る。メモリ３０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびフラッシュＲＯＭなどを有する。具体的には、例えば、フラッシュＲＯＭやＲＯＭが各種プログラムを記憶し、ＲＡＭがＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。メモリ３０２に記憶されるプログラムは、ＣＰＵ３０１にロードされることで、コーディングされている処理をＣＰＵ３０１に実行させる。
　ネットワークＩ／Ｆ３０３は、通信回線を通じてネットワーク２１０に接続され、ネットワーク２１０を介して他のコンピュータに接続される。そして、ネットワークＩ／Ｆ３０３は、ネットワーク２１０と内部のインターフェースを司り、他のコンピュータからのデータの入出力を制御する。ネットワークＩ／Ｆ３０３は、例えば、モデムやＬＡＮアダプタなどである。
　記録媒体Ｉ／Ｆ３０４は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがって記録媒体３０５に対するデータのリード／ライトを制御する。記録媒体Ｉ／Ｆ３０４は、例えば、ディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）ポートなどである。記録媒体３０５は、記録媒体Ｉ／Ｆ３０４の制御で書き込まれたデータを記憶する不揮発メモリである。記録媒体３０５は、例えば、ディスク、半導体メモリ、ＵＳＢメモリなどである。記録媒体３０５は、情報処理装置１００から着脱可能であってもよい。
　情報処理装置１００は、上述した構成部のほか、例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタ、スピーカー、タッチパネルなどを有してもよい。また、情報処理装置１００は、記録媒体Ｉ／Ｆ３０４や記録媒体３０５を有していなくてもよい。
（計測機２０１のハードウェア構成例）
　次に、図４を用いて、図２に示した情報処理システム２００に含まれる計測機２０１のハードウェア構成例について説明する。
　図４は、計測機２０１のハードウェア構成例を示すブロック図である。図４において、計測機２０１は、ＣＰＵ４０１と、メモリ４０２と、ネットワークＩ／Ｆ４０３と、センサ部４０４と、タイマー部４０５とを有する。また、各構成部は、バス４００によってそれぞれ接続される。
　ここで、ＣＰＵ４０１は、計測機２０１の全体の制御を司る。メモリ４０２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭなどを有する。具体的には、例えば、フラッシュＲＯＭやＲＯＭが各種プログラムを記憶し、ＲＡＭがＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。メモリ４０２に記憶されるプログラムは、ＣＰＵ４０１にロードされることで、コーディングされている処理をＣＰＵ４０１に実行させる。
　ネットワークＩ／Ｆ４０３は、通信回線を通じてネットワーク２１０に接続され、ネットワーク２１０を介して他のコンピュータに接続される。そして、ネットワークＩ／Ｆ４０３は、ネットワーク２１０と内部のインターフェースを司り、他のコンピュータからのデータの入出力を制御する。ネットワークＩ／Ｆ４０３は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）に対応する通信回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に対応する通信回路などである。ネットワークＩ／Ｆ４０３は、例えば、３Ｇ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）に対応する通信回路であってもよい。
　センサ部４０４は、計測機２０１の状態を計測する。センサ部４０４は、例えば、計測機２０１の位置、動き、および向きのうち少なくともいずれかを計測する。センサ部４０４は、具体的には、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ、光センサ、振動センサなどの少なくともいずれかを有する。また、センサ部４０４は、ＧＰＳ受信機を有し、計測機２０１のＧＰＳ座標を検出してもよい。タイマー部４０５は、現在の時点を計測する。
　計測機２０１は、上述した構成部のほか、例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタ、スピーカー、タッチパネルなどを有してもよい。また、計測機２０１は、上述した構成部のほか、記録媒体Ｉ／Ｆや記録媒体を有してもよい。この記録媒体は、計測機２０１から着脱可能であってもよい。
（情報処理装置１００の機能的構成例）
　次に、図５を用いて、情報処理装置１００の機能的構成例について説明する。
　図５は、情報処理装置１００の機能的構成例を示すブロック図である。情報処理装置１００は、記憶部５００と、取得部５０１と、特定部５０２と、算出部５０３と、出力部５０４とを含む。
　記憶部５００は、例えば、図３に示したメモリ３０２や記録媒体３０５などの記憶領域によって実現される。取得部５０１～出力部５０４は、制御部となる機能である。取得部５０１～出力部５０４は、具体的には、例えば、図３に示したメモリ３０２や記録媒体３０５などの記憶領域に記憶されたプログラムをＣＰＵ３０１に実行させることにより、または、ネットワークＩ／Ｆ３０３により、その機能を実現する。各機能部の処理結果は、例えば、図３に示したメモリ３０２や記録媒体３０５などの記憶領域に記憶される。
　記憶部５００は、対象者の各下腿の動きに関する計測情報を記憶する。対象者は、例えば、患者である。記憶部５００は、例えば、対象者の各脛に装着された計測機２０１のセンサ部の計測値と、その計測値が得られた計測時点とを対応付けて、時系列に並べたセンサデータを記憶する。
　計測値は、例えば、矢状面の角速度、横断面の角速度、冠状面の角速度の少なくともいずれかを含む。計測値は、例えば、上下方向の加速度、左右方向の加速度、前後方向の加速度の少なくともいずれかを含んでもよい。計測値は、例えば、振動の大きさ、位置などを含んでもよい。これにより、記憶部５００は、センサデータを参照可能にすることができる。
　記憶部５００は、対象者の両足が接地した場合における対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約の内容を記憶する。幾何学的制約は、各大腿と各下腿と地面とを辺とし、股関節と各膝関節と各下腿の地面との接点とを頂点として形成される多角形に基づいて、幾何学的に導出される制約である。膝関節の角度は、矢状面における膝の曲げ具合を示す角度であって、膝の内側の角度である。膝関節の角度は、例えば、矢状面における膝の外側の角度であってもよい。股関節の角度は、矢状面における両大腿の開き具合を示す角度であって、両大腿によって股下に形成される角度である。股関節の角度は、例えば、両大腿によって股上に形成される角度であってもよい。
　幾何学的制約は、例えば、この多角形に基づいて導出される第１の制約と第２の制約とを含む。第１の制約は、この多角形における、対象者の歩幅と、対象者の大腿の長さと、対象者の下腿の長さと、対象者の各膝関節の角度と、対象者の股関節の角度との関係を示す制約である。対象者の歩幅は、この多角形の１辺となる地面の長さに対応する。
　第２の制約は、この多角形から２通りの算出方法で算出可能である対象者の腰の高さが一致する関係を示す制約である。２通りの算出方法は、例えば、左脚に関する情報を用いた算出方法と、右脚に関する情報を用いた算出方法とである。
　左脚に関する情報を用いた算出方法は、例えば、対象者の大腿の長さと、対象者の下腿の長さと、対象者の左膝関節の角度と、対象者の股関節の角度とに基づいて算出する算出方法である。右脚に関する情報を用いた算出方法は、例えば、対象者の大腿の長さと、対象者の下腿の長さと、対象者の右膝関節の角度と、対象者の股関節の角度とに基づいて算出する算出方法である。これにより、記憶部５００は、幾何学的制約を参照可能にすることができる。
　取得部５０１は、対象者の歩幅の情報と対象者の両足が接地した場合における対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得する。取得部５０１は、例えば、対象者の歩幅の情報と対象者の両足が接地した場合における対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを、計測機２０１から受信する。これにより、取得部５０１は、対象者の各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する際に用いられる情報を取得することができる。
　ここでは、取得部５０１が、歩幅の情報と角度の情報とを生成せず、計測機２０１から直接取得する場合について説明したが、これに限らない。例えば、取得部５０１が、歩幅の情報と角度の情報とを生成するための情報を取得し、その情報を算出部５０３に提供し、算出部５０３が、歩幅の情報と角度の情報とを生成する場合があってもよい。
　取得部５０１は、対象者の移動距離と対象者の歩数とを取得する。取得部５０１は、例えば、計測機２０１から、所定の歩行期間における対象者の移動距離と対象者の歩数とを受信し、記憶部５００に記憶する。所定の歩行期間は、予め設定された歩行期間である。所定の歩行期間は、後述する特定部５０２によって特定された歩行期間であってもよい。これにより、取得部５０１は、移動距離や歩数を特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。
　取得部５０１は、位置情報を取得する。位置情報は、例えば、対象者のＧＰＳ座標の変化を示す情報である。取得部５０１は、例えば、計測機２０１から位置情報を受信し、記憶部５００に記憶する。これにより、取得部５０１は、位置情報を特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。
　取得部５０１は、対象者の角速度や加速度を取得する。取得部５０１は、例えば、計測機２０１から、所定の候補期間における対象者の角速度や加速度を取得する。取得部５０１は、具体的には、計測機２０１から、所定の候補期間における対象者の角速度や加速度の変化を示すジャイロデータや加速度データを受信し、記憶部５００に記憶する。これにより、取得部５０１は、ジャイロデータや加速度データを特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。
　取得部５０１は、例えば、計測機２０１から、所定の歩行期間における対象者の角速度または加速度を取得する。取得部５０１は、具体的には、所定の歩行期間における対象者の角速度や加速度の変化を示すジャイロデータや加速度データを受信し、記憶部５００に記憶する。角速度は、例えば、対象者の各下腿の矢状面の角速度である。これにより、取得部５０１は、ジャイロデータや加速度データを特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。
　取得部５０１は、計測機２０１から、所定の歩行期間における対象者の下腿に沿う方向の加速度を取得する。取得部５０１は、例えば、計測機２０１から、対象者の静止時点における対象者の下腿に沿う方向の加速度を取得する。対象者の静止時点は、例えば、所定の歩行期間の先頭時点である。取得部５０１は、具体的には、計測機２０１から、所定の歩行期間における対象者の下腿に沿う方向の加速度の変化を示す加速度データを受信し、記憶部５００に記憶し、対象者の静止時点における加速度を取得する。これにより、取得部５０１は、対象者の静止状態における加速度を特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。静止状態は、例えば、対象者が立位を維持している状態である。
　取得部５０１は、計測機２０１から、対象者の移動速度と移動方向とを示す情報を取得する。取得部５０１は、計測機２０１から、対象者の移動速度と移動方向とを受信し、記憶部５００に記憶する。移動速度を示す情報は、例えば、一定間隔ごとの対象者のＧＰＳ座標の変化を示す情報であってもよく、位置情報であってもよい。これにより、取得部５０１は、対象者の移動速度と移動方向とを特定部５０２や算出部５０３に提供することができる。
　特定部５０２は、所定の歩行期間を特定する。特定部５０２は、例えば、取得部５０１が取得した移動速度と移動方向とが一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定する。特定部５０２は、一定間隔ごとの対象者のＧＰＳ座標の変化が一定である場合に、移動速度が一定であると判定してもよい。これにより、特定部５０２は、対象者が安定して移動していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、後述する算出部５０３の算出精度の向上を図ることができる。
　特定部５０２は、所定の候補期間のうち、対象者の角速度または加速度に、対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定する。１歩に対応する特徴は、例えば、角速度が閾値を超えて極大値になったことである。そして、特定部５０２は、特定した複数の動作時点に基づいて、所定の候補期間のうち、動作時点の間隔が一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定する。これにより、特定部５０２は、対象者が安定して歩行していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、後述する算出部５０３の算出精度の向上を図ることができる。
　特定部５０２は、特定した複数の動作時点に基づいて、所定の候補期間のうち、動作時点における対象者の動作の特徴量が一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定してもよい。これにより、特定部５０２は、対象者が安定して歩行していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、後述する算出部５０３の算出精度の向上を図ることができる。
　特定部５０２は、所定の歩行期間のうち、取得した対象者の角速度または加速度に、対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定する。これにより、特定部５０２は、複数の動作時点を算出部５０３に提供することができる。
　算出部５０３は、取得した移動距離を歩数で除算することにより、対象者の歩幅を算出する。算出部５０３は、例えば、位置情報に基づいて、所定の歩行期間における対象者の移動距離を算出する。また、算出部５０３は、例えば、所定の歩行期間におけるジャイロデータにおいて対象者の１歩に対応する特徴が現れた回数を、対象者の歩数として算出する。そして、算出部５０３は、移動距離を歩数で除算することにより、対象者の歩幅を算出する。
　算出部５０３は、対象者の両足が接地した接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。算出部５０３は、例えば、対象者の静止時点における対象者の各下腿の地面に対する角度に、対象者の両足が接地した接地時点までに取得した角速度の積分値を加算することにより、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。対象者の静止時点は、例えば、所定の歩行期間の先頭時点である。これにより、算出部５０３は、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出するために用いられる情報を算出することができる。
　算出部５０３は、取得した対象者の下腿に沿う方向の加速度と、重力加速度とに基づいて、対象者の静止時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。これにより、算出部５０３は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　算出部５０３は、対象者の静止時点における対象者の各下腿の地面に対する角度に、複数の動作時点の先頭の動作時点までに取得した角速度の積分値を加算することにより、先頭の動作時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。これにより、算出部５０３は、比較的精度がよい、先頭の動作時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出することができる。
　算出部５０３は、先頭の動作時点における対象者の各下腿の地面に対する所定の角度に、接地時点に最も近い直前の動作点から、その接地時点までに取得した角速度の積分値を加算することにより、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。これにより、算出部５０３は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　算出部５０３は、所定の歩行期間の最終時点までの対象者の各下腿の矢状面の角速度の積分値が零になるように、所定の歩行期間における対象者の各下腿の矢状面の角速度に対する誤差を特定する。算出部５０３は、特定した誤差に基づいて、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する。これにより、算出部５０３は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　算出部５０３は、歩幅の情報と角度の情報とに基づいて、記憶部５００に記憶された幾何学的制約を満たす、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出する。算出部５０３は、例えば、図６および図７に後述するように、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する。これにより、算出部５０３は、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する精度の向上を図ることができる。
　出力部５０４は、算出部５０３が算出した対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを出力する。出力形式は、例えば、ディスプレイへの表示、プリンタへの印刷出力、ネットワークＩ／Ｆ３０３による外部装置への送信、または、メモリ３０２や記録媒体３０５などの記憶領域への記憶である。
（各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する流れ）
　次に、図６および図７を用いて、情報処理装置１００が各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する流れについて説明する。まず、図６の説明に移行する。
　図６および図７は、各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する流れを示す説明図である。図６において、情報処理装置１００は、歩幅が一定と判断される歩行期間を特定する。
　（６－１）情報処理装置１００は、例えば、対象者のＧＰＳ座標の変化などを示す位置情報を、対象者が装着する計測機２０１から受信する。位置情報は、例えば、一定間隔の観測点ごとのＧＰＳ座標を示す。情報処理装置１００は、受信した位置情報に基づいて、対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する期間を特定する。
　（６－２）情報処理装置１００は、対象者の下腿のジャイロデータに基づいて、特定した期間のうち、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似すると判断され、対象者が安定して歩行していると判断される期間を、安定歩行期間として特定する。
　ここで、１歩は、対象者が脚を地面から離し、脚をスイングし、脚を着地するという一連の動作である。ここで、脚の着地は、具体的には、脚の一部である足の着地を示す。以下の説明では、「脚の着地」は「足の着地」を示している。以下の説明では、１歩を「ステップ」と表記し、脚を地面から離すことを「トーオフ（ｔｏｅ－ｏｆｆ）」と表記し、脚を着地することを「ヒールストライク（ｈｅｅｌ－ｓｔｒｉｋｅ）」と表記する場合がある。
　（６－３）情報処理装置１００は、位置情報に基づいて、安定歩行期間における対象者の移動距離を算出し、安定歩行期間における歩数を算出し、移動距離を歩数で除算することにより、ステップごとの推定歩幅ＳＬを算出する。
　また、情報処理装置１００は、対象者の下腿のジャイロデータに基づいて、安定歩行期間において、対象者の両脚が接地した時点を、両脚接地時点として特定する。情報処理装置１００は、対象者の下腿のジャイロデータに基づいて、特定した両脚接地時点における、各下腿の地面に対する角度θL、θRを算出する。以下の説明では、下腿の地面に対する角度を「脛角度」と表記する場合がある。
　次に、情報処理装置１００は、算出した推定歩幅ＳＬと、特定した両脚接地時点における各脛角度θL、θRとに基づいて、所定の幾何学的制約を満たす各膝関節の角度α、βと、股関節の角度φとを算出する。以下の説明では、膝関節の角度を「膝関節角」と表記し、股関節の角度を「股関節角」と表記する場合がある。ここで、図７の説明に移行し、情報処理装置１００が各膝関節の角度α、βと、股関節の角度φとを算出する一例について説明する。
　図７において、情報処理装置１００は、歩幅に関する第１の制約と、腰の高さｈに関する第２の制約とに基づいて、股関節角φを算出する。ここで、股関節角φを、股関節から地面に対する垂線７００で、股関節角φLと股関節角φRとに分断し、以下の説明を行う。
　情報処理装置１００は、股関節角φLと股関節角φRとを用いた第１の制約を示す下記式（１）と、股関節角φLと股関節角φRとを用いて第２の制約を示す下記式（２）とを連立方程式として、その連立方程式を解くことにより股関節角φを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　Ｌは、対象者の大腿および下腿の長さである。Ｌは、例えば、情報処理装置１００の利用者によって、予め計測され、予め設定される。Ｌは、例えば、情報処理装置１００の利用者によって、予め計測された対象者の身長から、情報処理装置１００によって算出されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　Ｌは、対象者の大腿および下腿の長さである。ｈは、腰の高さである。ｈは、具体的な値が設定されていなくてもよい。
　次に、情報処理装置１００は、股関節角φLと股関節角φRとに基づいて、各膝関節角α、βを算出する。情報処理装置１００は、例えば、膝関節角αに関する下記式（３）および膝関節角βに関する下記式（４）を用いて、各膝関節角α、βを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　情報処理装置１００は、股関節角φLと股関節角φRとに基づいて、股関節角φを算出する。これにより、情報処理装置１００は、各膝関節角α、βと股関節角φを算出することができる。そして、情報処理装置１００は、脛角度以外の角度はジャイロデータから直接算出しなくてもよいため、患者に装着される計測機２０１の数の増大化を抑制することができる。
（各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する一例）
　次に、図８～図１３を用いて、情報処理装置１００が各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する一例について説明する。まず、図８～図１１の説明に移行し、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する一例について説明する。
　図８～図１１は、安定歩行期間を特定する一例を示す説明図である。具体的には、情報処理装置１００は、図８で、歩行して移動した期間を特定し、図９で、その期間で安定して移動しているか判定し、図１０で、その期間で安定して歩行しているかを判定することにより、安定歩行期間を特定する。
　図８において、まず、情報処理装置１００は、対象者が歩行し、かつ、一定以上移動していた期間を特定する。図８では、情報処理装置１００は、特定する期間が、まっすぐ安定して歩いている期間であるかを評価しなくてもよい。
　図８のグラフ８００は、各下腿のジャイロデータを示し、横軸は、時間を示し、縦軸は、角速度を示す。情報処理装置１００は、各下腿のジャイロデータのうち、角速度が閾値を超えて極大値になった時点を、ステップがあった時点として特定する。以下の説明では、角速度が極大値になった時点を「ピーク点」と表記する場合がある。
　情報処理装置１００は、例えば、左下腿に関するピーク点８０１～８０４と、右下腿に関するピーク点８１１～８１５を特定する。そして、情報処理装置１００は、ピーク点８０１～８０４，８１１～８１５が、左右交互に出現している場合、そのピーク点８０１～８０４，８１１～８１５が出現した期間８２０を特定する。
　情報処理装置１００は、一定間隔の観測点ごとの対象者のＧＰＳ座標を示す位置情報に基づいて、特定した期間８２０において対象者が一定以上移動しているか否かを判定する。情報処理装置１００は、一定以上移動していなければ期間８２０が安定歩行期間ではないと判定する。ここでは、情報処理装置１００が、一定以上移動していると判定したとする。次に、図９の説明に移行する。
　図９において、情報処理装置１００は、位置情報に基づいて、期間８２０における観測点ごとの対象者のＧＰＳ座標を特定し、期間８２０が、対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する傾向がある期間であるか否かを判定する。
　対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する傾向がある期間は、例えば、観測点ごとの対象者のＧＰＳ座標がなす経路が、経路９００のようになる期間である。また、対象者が直進しなかったり、対象者の位置が等間隔で変化しなかったりする傾向がある期間は、例えば、観測点ごとの対象者のＧＰＳ座標がなす経路が、経路９０１のようになる期間である。
　情報処理装置１００は、特定したＧＰＳ座標がなす経路が、経路９００のようになれば、安定して移動していると判定する。一方で、情報処理装置１００は、特定したＧＰＳ座標がなす経路が、経路９０１のようになれば、安定して移動していないと判定し、期間８２０が安定歩行期間ではないと判定する。
　情報処理装置１００は、具体的には、下記式（５）を用いて、観測点の間隔のばらつきＥ1を算出する。そして、情報処理装置１００は、Ｅ1が閾値以下であれば、対象者の位置が等間隔で変化する傾向があると判断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、情報処理装置１００は、具体的には、下記式（６）を用いて、観測点から次の観測点までの進行ベクトルｄnがなす角度Ｅ2を算出する。そして、情報処理装置１００は、Ｅ2が閾値以下であれば、対象者が直進する傾向があると判断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここでは、情報処理装置１００が、期間８２０が、対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する傾向がある期間であると判定したとする。次に、図１０および図１１の説明に移行する。
　図１０および図１１において、情報処理装置１００は、各下腿のジャイロデータに基づいて、期間８２０が、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向がある期間であるか否かを判定する。
　図１０に示すように、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向がある期間は、例えば、期間１０００のように、各ステップに対応する波形が類似し、歩幅が一定であると判断される期間である。一方で、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向がない期間は、例えば、期間１００１のように、波形が乱れており、歩幅が一定ではないと判断される期間である。
　図１１に示すように、各ステップに対応する波形が類似し、歩幅が一定であると判断される期間１０００などについて周波数成分を抽出すると、周波数スペクトルは、グラフ１１００のように、ピーク数が少ない傾向がある。周波数スペクトルは、周波数成分ごとの大きさを示すグラフである。一方で、波形が乱れており、歩幅が一定ではないと判断される期間１００１などについて周波数成分を抽出すると、周波数スペクトルは、グラフ１１０１のように、ピーク数が多くなる傾向がある。
　そこで、情報処理装置１００は、期間８２０における、各下腿のジャイロデータの周波数成分を抽出する。そして、情報処理装置１００は、抽出した周波数成分に基づいて、周波数スペクトルのピーク数が少なく、周波数スペクトルの強度分布が不均一であるほど、期間８２０について、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向があると判定する。
　情報処理装置１００は、具体的には、下記式（７）を用いて、周波数スペクトルのピーク数が少なく、強度分布が不均一であるほど、値が大きくなる評価値Ｈを算出する。そして、情報処理装置１００は、Ｈが閾値以上であれば、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向があると判定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ｐiは、ｉ番目の周波数の強度を正規化して確率表現した値である。ここでは、情報処理装置１００は、期間８２０について、１歩ごとの対象者の各脚の動きが類似する傾向があると判定したとする。以上、情報処理装置１００は、期間８２０を、安定して移動している傾向があり、安定して歩行している傾向があると判定したため、安定歩行期間に設定する。
　情報処理装置１００は、安定歩行期間を設定すると、位置情報に基づいて、安定歩行期間における対象者の移動距離Ｄを算出する。また、情報処理装置１００は、安定歩行期間における歩数Ｎとして、安定歩行期間におけるピーク点の数を算出する。そして、情報処理装置１００は、下記式（８）を用いて、ステップごとの推定歩幅ＳＬを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　次に、図１２および図１３の説明に移行し、情報処理装置１００が両脚接地期間における各脛角度を算出する一例について説明する。両脚接地期間は、対象者の両脚が接地した期間である。
　図１２および図１３は、両脚接地期間における脛角度を算出する一例を示す説明図である。具体的には、情報処理装置１００は、図１２で、両脚接地期間を特定し、図１３で、その両脚接地期間における各脛角度を算出する。
　図１２において、情報処理装置１００は、各下腿のジャイロデータに基づいて、ステップごとに、片脚が対象者の体重を支持している支持期間を特定する。
　情報処理装置１００は、例えば、支持期間の開始時点として、片脚がヒールストライクした時点を特定する。ヒールストライクした時点は、角速度が極大値になった後に、極小値になった時点である。以下の説明では、ヒールストライクした時点を「ヒールストライク点」と表記する場合がある。
　また、情報処理装置１００は、支持期間の終了時点として、片脚がトーオフした時点を特定する。トーオフした時点は、角速度が極大値になる前に、極小値になっていた時点である。以下の説明では、トーオフした時点を「トーオフ点」と表記する場合がある。
　そして、情報処理装置１００は、ヒールストライク点からトーオフ点までの期間を、支持期間として特定する。情報処理装置１００は、異なる支持期間が重複している期間を、両脚接地期間として特定する。次に、図１３の説明に移行する。
　図１３において、情報処理装置１００は、特定した両脚接地期間ごとに、各下腿のジャイロデータに基づいて、各脛角度θL、θRを算出する。
　情報処理装置１００は、例えば、安定歩行期間の先頭における各脛角度θL、θRを初期値０に設定する。そして、情報処理装置１００は、各下腿のジャイロデータに基づいて、各時点までの各下腿の角速度の積分値を各脛角度θL、θRに加算していくことにより、各時点における各脛角度θL、θRを算出する。
　図１３のグラフ１３００は、各時点における脛角度θLを示し、縦軸は、脛角度θLを示し、横軸は、時間を示す。情報処理装置１００は、各時点までの各下腿の角速度の積分値を各脛角度θL、θRに加算していくことにより、グラフ１３００上の対応する脛角度θLを算出することができる。
　そして、情報処理装置１００は、両脚接地期間ごとに期間番号を割り当てて、両脚接地期間ごとに割り当てた期間番号と、各脛角度θL、θRを算出した時点と、各脛角度θL、θRとを対応付けて、脛角度管理テーブル１３０１を用いて記憶する。
　その後、情報処理装置１００は、算出した推定歩幅ＳＬと、算出した各脛角度θL、θRとに基づいて、下記式（９）～下記式（１２）を用いて、各膝関節角α、βと、股関節角φとを算出する。下記式（９）～下記式（１２）は、上記式（１）～下記式（４）と同様であるため、説明を省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　これにより、情報処理装置１００は、各膝関節角α、βと股関節角φを算出することができる。そして、情報処理装置１００は、脛角度以外の角度はジャイロデータから直接算出しなくてもよいため、患者に装着される計測機２０１の数の増大化を抑制することができる。
　また、情報処理装置１００は、安定歩行期間を特定し、安定歩行期間について各膝関節角α、βと股関節角φを算出することができる。このため、情報処理装置１００は、不安定な歩行による算出結果への悪影響を防止し、各膝関節角α、βと股関節角φとを算出する精度の向上を図ることができる。
（各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する具体例）
　次に、図１４～図３８を用いて、具体的なデータ構造を例に挙げながら、情報処理装置１００が各膝関節の角度と股関節の角度とを算出する具体例について説明する。まず、図１４～図２０の説明に移行し、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例について説明する。
　図１４～図２０は、情報処理装置１００がジャイロデータ、加速度データ、位置情報を取得する具体例を示す説明図である。図１４において、対象者は、右下腿と左下腿とに、角速度と加速度とを計測する計測機２０１を装着する。対象者は、例えば、右脛や左脛に計測機２０１を装着する。右脛または左脛に装着された計測機２０１は、右脛または左脛において角速度や加速度を計測し、計測値と計測時点とを対応付けたセンサデータとして、ジャイロデータや加速度データを生成する。
　右脛または左脛に装着された計測機２０１は、生成したジャイロデータや加速度データを、情報処理装置１００と接続して、情報処理装置１００に送信する。情報処理装置１００は、右脛または左脛に装着された計測機２０１が生成したジャイロデータや加速度データなどを受信する。ジャイロデータや加速度データの具体例は、図１８～図１９を用いて後述する。
　さらに、対象者は、腰に、位置情報を生成する計測機２０１を装着する。対象者は、例えば、右脛や左脛に計測機２０１を装着する。腰に装着された計測機２０１は、一定間隔の観測点ごとにＧＰＳ座標を計測し、計測値と計測時点とを対応付けた位置情報を生成する。
　腰に装着された計測機２０１は、生成した位置情報を、情報処理装置１００と接続して、情報処理装置１００に送信する。情報処理装置１００は、腰に装着された計測機２０１が生成した位置情報などを受信する。位置情報の具体例は、図２０を用いて後述する。次に、図１５の説明に移行し、計測機２０１が計測する内容について説明する。
　図１５に示すように、計測機２０１は、角速度を計測する場合、例えば、矢状面における角速度、横断面における角速度、冠状面における角速度などを計測する。これにより、計測機２０１は、例えば、センサデータとして、矢状面における角速度を時系列に並べたジャイロデータ、横断面における角速度を時系列に並べたジャイロデータ、冠状面における角速度を時系列に並べたジャイロデータなどを生成する。
　また、計測機２０１は、加速度を計測する場合、例えば、上下方向の加速度を計測する。上下方向の加速度は、計測機２０１が脛に装着されているため、対象者の脛に沿って上下方向の加速度を示してもよい。以下の説明では、上下方向の加速度を「上下加速度」と表記する場合がある。これにより、計測機２０１は、例えば、センサデータとして、上下加速度を時系列に並べた加速度データを生成する。次に、図１６の説明に移行し、計測機２０１が位置情報を生成する具体例について説明する。
　図１６において、腰に装着された計測機２０１は、ＧＰＳ座標を用いずに位置情報を生成し、情報処理装置１００に送信してもよい。計測機２０１は、例えば、対象者までの距離を計測する測位センサと通信することにより、位置情報を生成してもよい。測位センサは、例えば、レーザーレンジファインダまたはＫｉｎｅｃｔ（登録商標）などである。次に、図１７の説明に移行し、計測機２０１が位置情報を生成する具体例について説明する。
　図１７において、腰に装着された計測機２０１は、ＧＰＳ座標を用いずに位置情報を生成し、情報処理装置１００に送信してもよい。計測機２０１は、例えば、対象者の操作入力によって、対象者の移動距離の入力を受け付け、その移動距離を示す位置情報を生成してもよい。図１７の例では、対象者は、直線かつ平坦な歩行用の経路を歩いて、計測機２０１に移動距離を入力することが好ましい。次に、図１８の説明に移行する。
　図１８は、右脛に装着された計測機２０１が生成したジャイロデータと加速度データとを合わせた右脛データ１８００のデータ構造を示す。右脛データ１８００は、角速度と加速度とを計測した時点と、角速度と、加速度とを対応付けたレコードを蓄積する。次に、図１９の説明に移行する。
　図１９は、左脛に装着された計測機２０１が生成したジャイロデータと加速度データとを合わせた左脛データ１９００のデータ構造を示す。左脛データ１９００は、角速度と加速度とを計測した時点と、角速度と、加速度とを対応付けたレコードを蓄積する。次に、図２０の説明に移行する。
　図２０は、腰に装着された計測機２０１が生成した位置情報２０００のデータ構造を示す。位置情報２０００は、ＧＰＳ座標を計測した時点と、ＧＰＳ座標のうちの緯度と、ＧＰＳ座標のうちの経度と、ＧＰＳの精度を示す確信度とを対応付けたレコードを蓄積する。次に、図２１～図２６の説明に移行し、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例について説明する。
　図２１～図２６は、情報処理装置１００が安定歩行期間を特定する具体例を示す説明図である。図２１において、情報処理装置１００は、対象者が歩行して移動した歩行期間の候補期間を特定する。情報処理装置１００は、例えば、窓幅Ｗの窓をずらし幅Ｘでずらしながら、その窓に対応する各脛のジャイロデータに基づいて、下記式（１３）を用いて各脛の動作量Ｖright、Ｖleftを算出し、各脛の動作量Ｖright、Ｖleftが閾値を超えた場合に、その窓が示す期間を候補期間に設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、ｇｙｒｏx (right)（ｔ）は、時点ｔにおける右脛の矢状面の加速度である。ｇｙｒｏx (left)（ｔ）は、時点ｔにおける左脛の矢状面の加速度である。
　情報処理装置１００は、候補期間に設定した窓が連続する場合、連続する複数の窓が示す期間をまとめて１つの候補期間に設定する。次に、図２２の説明に移行する。
　図２２において、情報処理装置１００は、候補期間ごとに候補期間番号を割り当てる。そして、情報処理装置１００は、候補期間の候補期間番号と、その候補期間の開始時点と、その候補期間の終了時点とを対応付けたレコードを、候補期間管理テーブル２２００を用いて記憶する。次に、図２３の説明に移行する。
　図２３において、情報処理装置１００は、候補番号１の候補期間を選択する。情報処理装置１００は、右脛データ１８００から、選択した候補期間の部分のジャイロデータを抽出する。同様に、情報処理装置１００は、左脛データ１９００から、選択した候補期間の部分のジャイロデータを抽出する。
　情報処理装置１００は、抽出したジャイロデータに基づいて、左脛に関するピーク点と、右脛に関するピーク点とを特定する。情報処理装置１００は、例えば、抽出したジャイロデータに対してローパスフィルタを適用したうえで、角速度が閾値を超えて極大値になり、かつ、他のピーク点との間隔が一定以上あるピーク点を特定する。次に、図２４の説明に移行する。
　図２４において、情報処理装置１００は、特定した右脛に関するピーク点ごとにピーク番号を割り当てる。そして、情報処理装置１００は、右脛に関するピーク点のピーク番号と、右脛に関するピーク点が示す時点とを対応付けたレコードを、右脛ピーク点管理テーブル２４００を用いて記憶する。
　同様に、情報処理装置１００は、特定した左脛に関するピーク点ごとにピーク番号を割り当てる。そして、情報処理装置１００は、左脛に関するピーク点のピーク番号と、左脛に関するピーク点が示す時点とを対応付けたレコードを、左脛ピーク点管理テーブル２４０１を用いて記憶する。
　そして、情報処理装置１００は、右脛ピーク点管理テーブル２４００と、左脛ピーク点管理テーブル２４０１とを参照し、右脛に関するピーク点と、左脛に関するピーク点とを合わせて、発生順にソートする。
　情報処理装置１００は、右脛に関するピーク点と、左脛に関するピーク点とに、発生順にピーク番号を割り当てる。そして、情報処理装置１００は、各脛に関するピーク点のピーク番号と、各脛に関するピーク点が示す時点とを対応付けたレコードを、各脛ピーク点管理テーブル２４０２を用いて記憶する。
　情報処理装置１００は、各脛ピーク点管理テーブル２４０２を参照し、各脛に関するピーク点が、左右交互に出現しているか否かを判定する。情報処理装置１００は、左右交互に出現している場合、選択した候補期間を、歩行期間として特定する。次に、図２５の説明に移行する。
　図２５において、情報処理装置１００は、各脛ピーク点管理テーブル２４０２を参照し、各脛に関するピーク点における、各脛の動作に関する特徴量を算出する。特徴量は、例えば、ピーク高さやピーク間隔である。ピーク高さは、ピーク点における角速度の大きさである。ピーク間隔は、次のピーク点までの時間である。
　情報処理装置１００は、各脛に関するピーク点のピーク番号と、そのピーク点におけるピーク高さやピーク間隔とを対応付けたレコードを、特徴量管理テーブル２５００を用いて記憶する。情報処理装置１００は、特徴量管理テーブル２５００を参照し、ピーク高さのばらつきやピーク間隔のばらつきを算出する。ばらつきは、例えば、分散である。
　情報処理装置１００は、ピーク高さのばらつきが閾値以下、ピーク間隔のばらつきが閾値以下であれば、候補期間において安定して歩行する傾向があると判定する。以下の説明では、安定して歩行する傾向があることを「安定歩行性」と表記する場合がある。
　また、情報処理装置１００は、ピーク高さのばらつきやピーク間隔のばらつきのほか、スペクトル分布を用いて、候補期間において安定して歩行する傾向があるか否かを判定してもよい。情報処理装置１００は、具体的には、下記式（１４）を用いて、周波数スペクトルのピーク数が少なく、強度分布が不均一であるほど、値が大きくなる評価値Ｈを算出する。下記式（１４）は、上記式（７）と同様であるため、説明を省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　そして、情報処理装置１００は、Ｈが閾値以上であれば、候補期間において安定して歩行する傾向があると判定する。次に、情報処理装置１００は、候補期間において安定して移動している傾向があるか否かを判定する。以下の説明では、安定して移動している傾向があることを「安定移動性」と表記する場合がある。ここで、図２６の説明に移行する。
　図２６において、情報処理装置１００は、位置情報２０００のうち、候補期間に対応する部分の位置情報を抽出する。情報処理装置１００は、抽出した位置情報に基づいて、候補期間における観測点ごとの対象者のＧＰＳ座標を特定し、候補期間が、対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する傾向がある期間であるか否かを判定する。情報処理装置１００は、対象者が直進し、かつ、対象者の位置が等間隔で変化する傾向があれば、安定して移動している傾向があると判定する。
　情報処理装置１００は、具体的には、下記式（１５）を用いて、観測点の間隔のばらつきＥ1を算出する。そして、情報処理装置１００は、Ｅ1が閾値以下であれば、対象者の位置が等間隔で変化する傾向があると判断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　また、情報処理装置１００は、具体的には、下記式（１６）を用いて、観測点から次の観測点までの進行ベクトルｄnがなす角度Ｅ2を算出する。そして、情報処理装置１００は、Ｅ2が閾値以下であれば、対象者が直進する傾向があると判断する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　そして、情報処理装置１００は、候補期間において、安定して歩行する傾向があると判定し、かつ、安定して移動している傾向があると判定した場合、候補期間を、安定歩行期間として設定する。次に、図２７～図２９の説明に移行し、情報処理装置１００が両脚接地期間を特定する具体例について説明する。
　図２７～図２９は、情報処理装置１００が両脚接地期間を特定する具体例を示す説明図である。図２７において、情報処理装置１００は、各脛ピーク点管理テーブル２４０２を参照し、ピーク点を一つずつ選択する。情報処理装置１００は、選択したピーク点に対応する支持期間を特定するために、ヒールストライク点を特定する。
　図２７に示すように、情報処理装置１００は、具体的には、左脛に関するピーク点を選択した場合、左脛データ１９００のうち、そのピーク点の後の一定時間内に、矢状面の角速度が極小値になった時点を、ヒールストライク点として特定する。
　また、情報処理装置１００は、ヒールストライク点では計測機２０１が重力方向から反力を受けるため、ピーク点の後の一定時間内に、上下方向の加速度がマイナスからプラスに最も大きく転じた時点をヒールストライク点として特定してもよい。次に、図２８の説明に移行する。
　図２８において、情報処理装置１００は、各脛ピーク点管理テーブル２４０２を参照し、ピーク点を一つずつ選択する。情報処理装置１００は、選択したピーク点に対応する支持期間を特定するために、トーオフ点を特定する。
　図２８に示すように、情報処理装置１００は、具体的には、左脛に関するピーク点を選択した場合、左脛データ１９００のうち、そのピーク点の前の一定時間内に、矢状面の角速度が極小値になった時点を、トーオフ点として特定する。
　また、情報処理装置１００は、トーオフ点では重力方向からヒールストライク時とは逆方向の反力を受けるため、ピーク点の前の一定時間内に、上下方向の加速度がプラスからマイナスに最も大きく転じた時点をトーオフ点として特定してもよい。次に、図２９の説明に移行する。
　図２９において、情報処理装置１００は、ヒールストライク点からトーオフ点までの期間を、支持期間として特定する。情報処理装置１００は、異なる支持期間が重複している期間を、両脚接地期間として特定する。
　情報処理装置１００は、特定した両脚接地期間に接地期間番号を割り当てる。情報処理装置１００は、両脚接地期間ごとに、その両脚接地期間に割り当てた接地期間番号と、その両脚接地期間の開始時点と、その両脚接地期間の終了時点とを対応付けたレコードを、両脚接地期間管理テーブル２９００を用いて記憶する。次に、図３０～図３２の説明に移行し、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例について説明する。
　図３０～図３３は、情報処理装置１００が脛角度を算出する具体例を示す説明図である。図３０において、情報処理装置１００は、特定した両脚接地期間ごとに、各脛のジャイロデータに基づいて、下記式（１７）を用いて、各脛角度θL、θRを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　ここで、θ（ｔ）は、脛角度である。θ0は、初期状態として設定される脛角度の初期値である。ｇｙｒｏ（ｉ）は、時点ｉにおける脛の角速度である。
　これにより、情報処理装置１００は、例えば、安定歩行期間の先頭について、脛角度の初期値θ0を０に設定する。そして、情報処理装置１００は、各脛のジャイロデータに基づいて、各時点までの各脛の角速度の積分値をθ0に加算することにより、各時点における各脛角度θL、θRを算出する。
　そして、情報処理装置１００は、各脛角度θL、θRを算出した時点と、各脛角度θL、θRとを対応付けて、脛角度管理テーブル３０００を用いて記憶する。次に、図３１の説明に移行し、情報処理装置１００が脛角度を算出する別の具体例について説明する。
　図３１において、情報処理装置１００は、ジャイロデータに含まれる誤差を考慮して、各脛角度θL、θRを算出し、各脛角度θL、θRを算出する精度の向上を図る。ここで、ジャイロデータは、計測開始から時間が経過するほど、誤差が大きくなる傾向がある。
　そこで、対象者が安定して歩いている場合、ステップごとに、所定の種類の時点での脛角度は一致する傾向があると仮定する。このため、情報処理装置１００は、ステップごとに、初期状態における脛角度を示す初期値を補正したうえで、各脛角度θL、θRを算出する。所定の種類の時点は、例えば、ヒールストライク点、トーオフ点、ピーク点などである。情報処理装置１００は、例えば、ステップごとに、下記式（１８）を用いて、各脛角度θL、θRを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　ここで、θ（ｔ）は、時点ｔにおける脛角度である。θ0（Ｔ（ｊ））は、ｊ番目のステップにおける所定の種類の時点に対して設定される脛角度の初期値である。θ0（Ｔ（ｊ））は、１番目のステップにおける所定の種類の時点における脛角度が、初期値として設定されてもよい。ｇｙｒｏ（ｉ）は、時点ｉにおける脛の角速度である。εは、ジャイロデータに対する誤差である。
　ここで、安定歩行期間の先頭と末尾とでは、対象者は静止状態である傾向があり、対象者の脛角度は一致する傾向がある。このため、情報処理装置１００は、下記式（１９）および下記式（２０）を用いて、誤差εを特定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　ここで、θ1は、安定歩行期間の先頭Ｔsの脛角度である。θ2は、安定歩行期間の末尾Ｔeの脛角度である。また、情報処理装置１００は、安定歩行期間のうち対象者が同じ姿勢である時点が特定可能であれば、安定歩行期間の先頭Ｔsと、安定歩行期間の末尾Ｔeとの代わりに用いることができる。次に、図３２の説明に移行する。
　図３２において、情報処理装置１００は、脛角度の初期値θ0を、０ではなく、加速度データに基づいて設定してもよい。ここで、安定歩行期間の先頭における対象者の下腿に沿った方向、すなわち上下方向の加速度ＡｃｃＺの値は、重力加速度にｃｏｓθ0を乗算した値になる性質がある。このため、情報処理装置１００は、脛角度の初期値θ0を設定することができる。次に、図３３の説明に移行する。
　図３３において、情報処理装置１００は、両脚接地期間の各時点について各脛角度θL、θRを算出する。情報処理装置１００は、両脚接地期間と、その両脚接地期間の各時点と、その各時点について算出した各脛角度θL、θRとを対応付けたレコードを、算出用情報テーブル３３００を用いて記憶する。次に、図３４の説明に移行し、情報処理装置１００が歩幅を算出する具体例について説明する。
　図３４は、情報処理装置１００が歩幅を算出する具体例を示す説明図である。図３４において、情報処理装置１００は、位置情報に基づいて、安定歩行期間における対象者の移動距離Ｄを算出する。また、情報処理装置１００は、安定歩行期間における歩数Ｎとして、安定歩行期間におけるピーク点の数を算出する。
　ここで、安定歩行期間では、対象者が安定して移動し、安定して歩行している傾向があり、対象者の歩幅は一定である傾向がある。このため、情報処理装置１００は、下記式（２１）を用いて、ステップごとの推定歩幅ＳＬを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　情報処理装置１００は、算出した推定歩幅ＳＬを、算出用情報テーブル３３００を用いて記憶する。また、安定歩行期間の最初の１歩と最後の１歩とは、半歩分しか動かない傾向がある。このため、情報処理装置１００は、移動距離Ｄを歩数Ｎ－１で除算することにより、歩幅ＳＬを算出してもよい。この場合、情報処理装置１００は、最初の１歩と最後の１歩との歩幅にはＳＬ／２を設定する。
　また、歩幅が一定ではない可能性がある。このため、情報処理装置１００は、ステップごとに、歩幅と相関のある特徴量を算出し、その特徴量を用いて歩幅を重み付けしてもよい。情報処理装置１００は、例えば、ｉ番目のステップでの特徴量をｆ（ｉ）とし、下記式（２２）を用いて、移動距離を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　上記式（２２）は、下記式（２３）に変形可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　情報処理装置１００は、上記式（２３）を用いて、ｉ番目のステップの歩幅を、η×ｆ（ｉ）として算出する。特徴量は、例えば、ピーク点の高さやピーク点の間隔などである。次に、図３５および図３６の説明に移行し、情報処理装置１００が各膝関節角と股関節角とを算出する具体例について説明する。
　図３５および図３６は、情報処理装置１００が各膝関節角と股関節角とを算出する具体例を示す説明図である。図３５において、情報処理装置１００は、算出した推定歩幅ＳＬと、算出した各脛角度θL、θRとに基づいて、下記式（２４）～下記式（２７）を用いて、各膝関節角α、βと、股関節角φL、φRとを算出する。下記式（２４）～下記式（２７）は、上記式（１）～下記式（４）と同様であるため、説明を省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　これにより、情報処理装置１００は、各膝関節角α、βと、股関節角φL、φRとを算出することができる。さらに、情報処理装置１００は、股関節角φLと股関節角φRとに基づいて、下記式（２８）を用いて、股関節角φを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
　これにより、情報処理装置１００は、股関節角φを算出することができる。情報処理装置１００は、算出した各膝関節角α、βと、股関節角φとを、算出結果テーブル３５００を用いて記憶する。そして、情報処理装置１００は、脛角度以外の角度はジャイロデータから直接算出しなくてもよいため、患者に装着される計測機２０１の数の増大化を抑制することができる。
　また、情報処理装置１００は、安定歩行期間を特定し、安定歩行期間について各膝関節角α、βと股関節角φを算出することができる。このため、情報処理装置１００は、不安定な歩行による算出結果への悪影響を防止し、各膝関節角α、βと股関節角φとを算出する精度の向上を図ることができる。次に、図３６の説明に移行する。
　図３６において、情報処理装置１００は、同様に、特定した安定歩行期間のそれぞれについて算出した各膝関節角α、βと、股関節角φとを、算出結果テーブル３５００を用いて記憶する。次に、図３７の説明に移行する。
　図３７は、出力の一例を示す説明図である。図３７において、情報処理装置１００は、算出した膝関節角や股関節角に基づいて、患者の膝関節角や股関節角の傾向を特定し、出力する。情報処理装置１００は、例えば、対象とする日付範囲の指定を受け付け、その日付範囲の膝関節角や股関節角を読み出す。そして、情報処理装置１００は、患者の日々の歩き方の推移を把握可能にするために、日付ごとの膝関節角や股関節角の統計値を算出し、その統計値をグラフ３６００のように表示する。
　ここで、情報処理装置１００は、グラフ３６００上に、健康である場合の基準値となる範囲を表示してもよい。また、情報処理装置１００は、グラフ３６００上に、今後の患者の治療などのように、患者に関する参考イベントが行われるタイミングを表示してもよい。また、情報処理装置１００は、グラフ３６００上に、日付ごとの患者の膝関節角や股関節角の上限から下限までの範囲を表示してもよい。次に、図３８の説明に移行し、情報処理装置１００が算出結果を利用する具体例について説明する。
　図３８は、情報処理装置１００が算出結果を利用する具体例を示す説明図である。情報処理装置１００は、図１４～図３８に示した処理によって、各脛の角度θL、θRと、その各脛の角度θL、θRに対応する各膝関節角α、βや股関節角φL、φRとの組み合わせを複数特定することができる。このため、情報処理装置１００は、一方の脛の角度θLと、その脛の角度θLに対応する膝関節角αや股関節角φLとの関係を、関数によって定義することが可能になる。
　図３８のグラフ３８００は、脛の角度θLと、その脛の角度θLに対応する膝関節角αとの関係を示し、横軸は、角度θLを示し、縦軸は、膝関節角αを示す。情報処理装置１００は、例えば、算出結果から近似曲線３８０１を示す関数を生成する。これにより、情報処理装置１００は、以降において、図１４～図３８に示した処理を行わなくても、各脛の角度θL、θRに基づいて、その各脛の角度θL、θRに対応する各膝関節角α、βや股関節角φL、φRを算出することができる。
　このため、情報処理装置１００は、各膝関節角α、βや股関節角φL、φRを算出する際にかかる時間の低減化を図ることができる。また、情報処理装置１００は、位置情報を取得しなくても、各膝関節角α、βや股関節角φL、φRを算出することができる。
　その後、情報処理装置１００は、一定間隔ごとに、再び、図１４～図３８に示した処理によって、各脛の角度θL、θRと、その各脛の角度θL、θRに対応する各膝関節角α、βや股関節角φL、φRとの組み合わせを複数特定してもよい。そして、情報処理装置１００は、近似曲線３８０１を更新して、各膝関節角α、βや股関節角φL、φRを算出する精度の低下を抑制することができる。
（角度算出処理手順の一例）
　次に、図３９を用いて、情報処理装置１００が実行する角度算出処理手順の一例について説明する。
　図３９は、角度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。図３９において、まず、情報処理装置１００は、一定期間のセンサデータを計測機２０１から取得する（ステップＳ３９０１）。
　次に、情報処理装置１００は、取得したセンサデータに基づいて、歩行期間を含みうる１以上の候補期間を特定する（ステップＳ３９０２）。そして、情報処理装置１００は、特定した１以上の候補期間のいずれかの候補期間を選択する（ステップＳ３９０３）。
　次に、情報処理装置１００は、選択した候補期間のうちの歩行期間を特定する（ステップＳ３９０４）。そして、情報処理装置１００は、特定した歩行期間について安定歩行性の評価値を算出する（ステップＳ３９０５）。
　次に、情報処理装置１００は、安定歩行性の評価値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３９０６）。ここで、閾値未満である場合（ステップＳ３９０６：Ｎｏ）、情報処理装置１００は、ステップＳ３９０３の処理に戻る。
　一方で、閾値以上である場合（ステップＳ３９０６：Ｙｅｓ）、情報処理装置１００は、特定した歩行期間について安定移動性の評価値を算出する（ステップＳ３９０７）。
　次に、情報処理装置１００は、安定移動性の評価値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３９０８）。ここで、閾値未満である場合（ステップＳ３９０８：Ｎｏ）、情報処理装置１００は、ステップＳ３９０３の処理に戻る。
　一方で、閾値以上である場合（ステップＳ３９０８：Ｙｅｓ）、情報処理装置１００は、歩行期間のうちの両脚接地期間を特定する（ステップＳ３９０９）。次に、情報処理装置１００は、特定した両脚接地期間について各脚の脛角度を算出する（ステップＳ３９１０）。そして、情報処理装置１００は、歩行期間における歩幅を算出する（ステップＳ３９１１）。
　次に、情報処理装置１００は、膝関節の角度や股関節の角度を算出する（ステップＳ３９１２）。そして、情報処理装置１００は、特定した１以上の候補期間のすべてを選択したか否かを判定する（ステップＳ３９１３）。ここで、選択していない場合（ステップＳ３９１３：Ｎｏ）、情報処理装置１００は、ステップＳ３９０３の処理に戻る。
　一方で、選択している場合（ステップＳ３９１３：Ｙｅｓ）、情報処理装置１００は、角度算出処理を終了する。
　以上説明したように、情報処理装置１００によれば、対象者の歩幅の情報と対象者の両足が接地した場合における対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得することができる。情報処理装置１００によれば、取得した歩幅の情報と角度の情報とに基づいて、対象者の両足が接地した場合における対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、幾何学的制約を、第１の制約を示す数式と、第２の制約を示す数式との連立方程式によって定義することができ、その連立方程式を解くことによって対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、幾何学的制約を、比較的簡単な連立方程式によって定義し、比較的高速に解くことができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の歩行期間における対象者の移動距離と対象者の歩数とを取得することができる。情報処理装置１００によれば、取得した移動距離を歩数で除算することにより、対象者の歩幅を算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者の歩幅を直接計測できない場合であっても、対象者の歩幅を取得することができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の歩行期間における対象者の各下腿の矢状面の角速度を取得することができる。情報処理装置１００によれば、対象者の静止時点における対象者の各下腿の地面に対する角度に、対象者の両足が接地した接地時点までに取得した角速度の積分値を加算することにより、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者の各下腿の地面に対する角度を直接計測できない場合であっても、対象者の各下腿の地面に対する角度を取得することができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の歩行期間の先頭である対象者の静止時点における対象者の下腿に沿う方向の加速度を取得することができる。情報処理装置１００によれば、取得した対象者の下腿に沿う方向の加速度と、重力加速度とに基づいて、所定の歩行期間の先頭である対象者の静止時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の歩行期間のうち、取得した対象者の角速度または加速度に、対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定することができる。情報処理装置１００によれば、先頭の動作時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出することができる。情報処理装置１００によれば、先頭の動作時点における対象者の各下腿の地面に対する所定の角度に、複数の動作時点のうち接地時点に最も近い直前の動作時点から、その接地時点までに取得した角速度の積分値を加算する。これにより、情報処理装置１００は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の歩行期間の最終時点までの対象者の各下腿の矢状面の角速度の積分値が零になるように、所定の歩行期間における対象者の各下腿の矢状面の角速度に対する誤差を特定することができる。情報処理装置１００によれば、特定した誤差に基づいて、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出することができる。これにより、情報処理装置１００は、接地時点における対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、計測機から、対象者の移動速度と移動方向とを示す情報を取得し、移動速度と移動方向とが一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者が安定して移動していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の候補期間のうち、対象者の角速度または加速度に、対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定することができる。情報処理装置１００によれば、特定した複数の動作時点に基づいて、所定の候補期間のうち、動作時点の間隔が一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者が安定して歩行していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する精度の向上を図ることができる。
　情報処理装置１００によれば、所定の候補期間のうち、対象者の角速度または加速度に、対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定することができる。情報処理装置１００によれば、特定した複数の動作時点に基づいて、所定の候補期間のうち、動作時点における対象者の動作の特徴量が一定である安定期間を、所定の歩行期間に設定することができる。これにより、情報処理装置１００は、対象者が安定して移動していた安定期間を、所定の歩行期間に設定し、対象者の各膝関節の角度と対象者の股関節の角度とを算出する精度の向上を図ることができる。
　なお、本実施の形態で説明した情報処理方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本実施の形態で説明した情報処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、本実施の形態で説明した情報処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
　１００　情報処理装置
　１１０　多角形
　２００　情報処理システム
　２０１　計測機
　２１０　ネットワーク
　３００，４００　バス
　３０１，４０１　ＣＰＵ
　３０２，４０２　メモリ
　３０３，４０３　ネットワークＩ／Ｆ
　３０４　記録媒体Ｉ／Ｆ
　３０５　記録媒体
　４０４　センサ部
　４０５　タイマー部
　５００　記憶部
　５０１　取得部
　５０２　特定部
　５０３　算出部
　５０４　出力部
　７００　垂線
　８００，１１００，１１０１，１３００，３６００，３８００　グラフ
　８０１～８０４，８１１～８１５　ピーク点
　８２０，１０００，１００１　期間
　９００，９０１　経路
　１３０１，３０００　脛角度管理テーブル
　１８００　右脛データ
　１９００　左脛データ
　２０００　位置情報
　２２００　候補期間管理テーブル
　２４００　右脛ピーク点管理テーブル
　２４０１　左脛ピーク点管理テーブル
　２４０２　各脛ピーク点管理テーブル
　２５００　特徴量管理テーブル
　２９００　両脚接地期間管理テーブル
　３３００　算出用情報テーブル
　３５００　算出結果テーブル
　３８０１　近似曲線

Claims (12)

  1. 　対象者の歩幅の情報と前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得し、
    　取得した前記歩幅の情報と前記角度の情報とに基づいて、前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、前記対象者の各膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出する、
    　制御部を有することを特徴とする情報処理装置。
  2. 　前記幾何学的制約は、
    　前記対象者の歩幅と前記対象者の大腿の長さと前記対象者の下腿の長さと前記対象者の各膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度との関係を示す第１の制約と、
    　前記対象者の大腿の長さと前記対象者の下腿の長さと前記対象者の右膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度とに基づいて算出される前記対象者の腰の高さと、前記対象者の大腿の長さと前記対象者の下腿の長さと前記対象者の左膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度とに基づいて算出される前記対象者の腰の高さとの関係を示す第２の制約とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記制御部は、
    　所定の歩行期間における前記対象者の移動距離と前記対象者の歩数とを取得し、
    　取得した前記移動距離を前記歩数で除算することにより、前記対象者の歩幅を算出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記制御部は、
    　前記対象者の各下腿の矢状面の角速度を計測する計測機から、所定の歩行期間における前記対象者の各下腿の矢状面の角速度を取得し、
    　前記対象者の静止時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度に、前記対象者の両足が接地した接地時点までに取得した前記角速度の積分値を加算することにより、前記接地時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の情報処理装置。
  5. 　前記制御部は、
    　前記対象者の下腿に沿う方向の加速度を計測する計測機から、前記所定の歩行期間の先頭である前記対象者の静止時点における前記対象者の下腿に沿う方向の加速度を取得し、
    　取得した前記対象者の下腿に沿う方向の加速度と、重力加速度とに基づいて、前記所定の歩行期間の先頭である前記対象者の静止時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する、ことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記対象者の角速度または加速度を計測する計測機から、前記所定の歩行期間における前記対象者の角速度または加速度を取得し、
    　前記所定の歩行期間のうち、取得した前記対象者の角速度または加速度に基づいて、前記対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定し、
    　前記対象者の静止時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度に、前記複数の動作時点の先頭の動作時点までに取得した前記角速度の積分値を加算することにより、前記先頭の動作時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度を算出し、
    　前記先頭の動作時点における前記対象者の各下腿の地面に対する所定の角度に、前記複数の動作時点のうち前記接地時点に最も近い直前の動作時点から、前記接地時点までに取得した前記角速度の積分値を加算することにより、前記接地時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する、ことを特徴とする請求項４または５に記載の情報処理装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記所定の歩行期間の最終時点までの前記対象者の各下腿の矢状面の角速度の積分値が零になるように、前記所定の歩行期間における前記対象者の各下腿の矢状面の角速度に対する誤差を特定し、
    　特定した前記誤差に基づいて、前記接地時点における前記対象者の各下腿の地面に対する角度を算出する、ことを特徴とする請求項４～６のいずれか一つに記載の情報処理装置。
  8. 　前記制御部は、
    　前記対象者の移動速度と移動方向とを示す情報を計測する計測機から、前記対象者の移動速度と移動方向とを示す情報を取得し、
    　取得した前記移動速度と前記移動方向とを示す情報に基づいて、前記移動速度と前記移動方向とが一定である安定期間を、前記所定の歩行期間に設定する、ことを特徴とする請求項３～７のいずれか一つに記載の情報処理装置。
  9. 　前記制御部は、
    　前記対象者の角速度または加速度を計測する計測機から、所定の候補期間における前記対象者の角速度または加速度を取得し、
    　前記所定の候補期間のうち、前記対象者の角速度または加速度に、前記対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定し、
    　特定した前記複数の動作時点に基づいて、前記所定の候補期間のうち、動作時点の間隔が一定である安定期間を、前記所定の歩行期間に設定する、ことを特徴とする請求項３～８のいずれか一つに記載の情報処理装置。
  10. 　前記制御部は、
    　前記対象者の角速度または加速度を計測する計測機から、所定の候補期間における前記対象者の角速度または加速度を取得し、
    　前記所定の候補期間のうち、前記対象者の角速度または加速度に、前記対象者の１歩に対応する特徴が現れた複数の動作時点を特定し、
    　特定した前記複数の動作時点に基づいて、前記所定の候補期間のうち、動作時点における前記対象者の動作の特徴量が一定である安定期間を、前記所定の歩行期間に設定する、ことを特徴とする請求項３～８のいずれか一つに記載の情報処理装置。
  11. 　計測機と、前記計測機と通信可能な情報処理装置とを含む情報処理システムであって、
    　前記計測機は、
    　対象者の動きに関する計測情報を生成し、
    　前記情報処理装置は、
    　前記計測機から前記計測情報を取得し、
    　取得した前記計測情報に基づいて、前記対象者の歩幅の情報と前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得し、
    　取得した前記歩幅の情報と前記角度の情報とに基づいて、前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、前記対象者の各膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出する、
    　ことを特徴とする情報処理システム。
  12. 　コンピュータが、
    　対象者の歩幅の情報と前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の各下腿の地面に対する角度の情報とを取得し、
    　取得した前記歩幅の情報と前記角度の情報とに基づいて、前記対象者の両足が接地した場合における前記対象者の下肢の構造から導出される幾何学的制約を満たす、前記対象者の各膝関節の角度と前記対象者の股関節の角度との少なくともいずれかを算出する、
    　処理を実行することを特徴とする情報処理方法。
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