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公開番号2024021713
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-16
出願番号2022124746
出願日2022-08-04
発明の名称計測システム、計測方法、及び計測プログラム
出願人公立大学法人大阪
代理人個人
主分類A61B 5/11 20060101AFI20240208BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】計測精度の向上を図ることができる計測システム、計測方法、及び計測プログラムを提供する。
【解決手段】ユーザの動作を計測する計測システム100であって、取得部と、特定部と、算出部と、導出部と、補正部と、を備えることを特徴とする。前記取得部は、前記ユーザの下肢の経時変化に基づき検出された加速度データと、角速度データとを含む検出データを取得する。前記特定部は、前記検出データのうち、前記ユーザの支持期に対応する時間に検出された第1支持期データを特定する。前記算出部は、前記第1支持期データを参照し、[数1]に示す第1ピッチ角を算出する。前記導出部は、前記第1ピッチ角に基づき、前記検出データに対応する計測データを導出する。前記補正部は、前記計測データに基づき、前記第1ピッチ角を補正する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ユーザの動作を計測する計測システムであって、
前記ユーザの下肢の経時変化に基づき検出された加速度データと、角速度データとを含む検出データを取得する取得部と、
前記検出データのうち、前記ユーザの支持期に対応する時間に検出された第１支持期データを特定する特定部と、
前記第１支持期データを参照し、［数１］に示す第１ピッチ角を算出する算出部と、
前記第１ピッチ角に基づき、前記検出データに対応する計測データを導出する導出部と、
前記計測データに基づき、前記第１ピッチ角を補正する補正部と、
を備えること
を特徴とする計測システム。
TIFF
2024021713000015.tif
14
170
ここで、
θ
０
は、前記検出データを、ローカル座標からグローバル座標に変換する際に用いる前記第１ピッチ角を示し、
ａ
ｙ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＹ方向の成分を示し、
ａ
ｚ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＺ方向の成分を示す。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
前記算出部は、前記第１支持期データを参照し、［数２］に示す第１ロール角を算出することを含み、
前記導出部は、
前記第１ピッチ角及び前記第１ロール角に基づき、［数３］に示すクォータニオンを算出することと、
前記クォータニオン及び前記検出データに基づき、［数４］を用いて前記第１支持期データを検出した時の第１検出時間から、再び前記支持期を検出した時の第２検出時間までを積分することで、前記計測データを導出することと、
を含み、
前記補正部は、前記計測データに基づき、［数５］を用いて前記第１ピッチ角を補正することを含むこと
を特徴とする請求項１記載の計測システム。
TIFF
2024021713000016.tif
15
170
ここで、
φ
０
は、前記検出データを、前記ローカル座標から前記グローバル座標に変換する際に用いる前記第１ロール角を示し、
ａ
ｘ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＸ方向の成分を示す。
TIFF
2024021713000017.tif
12
170
ここで、ｑは、前記検出データを、前記ローカル座標から前記グローバル座標に変換する際に用いる前記クォータニオンを示す。
TIFF
2024021713000018.tif
64
170
ここで、
ｉは、前記加速度データ及び前記角速度データを検出した時の検出時間を示し、
ａ
ｉ
は、前記検出時間ｉに検出された加速度データを示し、
ａ（ハット）
ｉ
は、前記検出時間ｉに検出され、前記グローバル座標に変換した加速度データを示し、
ｇは、重力加速度を示し、
ω
ｉ
は、前記検出時間ｉに検出された角速度データを示し、
ω（ハット）
ｉ
は、前記検出時間ｉに検出され、前記グローバル座標に変換した角速度データを示し、
ω（ハット）
ｉ，α
（αはｘ、ｙ、又はｚ）は、前記グローバル座標に変換した角速度データω（ハット）
ｉ
における各方向の成分を示し、
ｖ
ｉ
は、前記検出時間ｉに対応する速度データを示し、
ｐ
ｉ
は、前記検出時間ｉに対応する前記計測データを示し、
ｑ（ドット）は、前記クォータニオンｑの時間微分を示す。
TIFF
2024021713000019.tif
16
170
ここで、
θ´
０
は、前記第１ピッチ角θ
０
を補正した第１補正ピッチ角を示し、
ｐ
Ｘ
は、前記計測データにおける幅手方向の成分を示し、
ｐ
ｙ
は、前記計測データにおける歩幅方向の成分を示し、
ｐ
ｚ
は、前記計測データにおける高さ方向の成分を示す。
【請求項３】
前記特定部は、前記ユーザの踵接地時から足趾離地時までの期間のうち、最小の加速度データを検出した時間を、前記支持期に対応する時間として特定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の計測システム。
【請求項４】
前記補正部は、予め設定された閾値と、前記計測データにおける高さ方向の成分との比較に基づき、前記第１ピッチ角を補正するか否かを判定することを含むこと
を特徴とする請求項１又は２記載の計測システム。
【請求項５】
前記検出データは、
前記ユーザの右足の動きに対応する右足検出データと、
前記ユーザの左足の動きに対応する左足検出データと、
を含み、
前記導出部は、
前記右足検出データに対応する右足計測データ、及び
前記左足検出データに対応する左足計測データ
を含む前記計測データを導出することを含むこと
を特徴とする請求項１又は２記載の計測システム。
【請求項６】
前記右足計測データに基づく前記第１ピッチ角の補正度合いと、前記左足計測データに基づく前記第１ピッチ角の補正度合いと、を比較した結果を出力する出力部をさらに備えること
を特徴とする請求項５記載の計測システム。
【請求項７】
ユーザの動作を計測する計測方法であって、
前記ユーザの下肢の経時変化に基づき検出された加速度データと、角速度データとを含む検出データを取得する取得ステップと、
前記検出データのうち、前記ユーザの支持期に対応する時間に検出された第１支持期データを特定する特定ステップと、
前記第１支持期データを参照し、［数１］に示す第１ピッチ角を算出する算出ステップと、
前記第１ピッチ角に基づき、前記検出データに対応する計測データを導出する導出ステップと、
前記計測データに基づき、前記第１ピッチ角を補正する補正ステップと、
を備えること
を特徴とする計測方法。
TIFF
2024021713000020.tif
14
170
ここで、
θ
０
は、前記検出データを、ローカル座標からグローバル座標に変換する際に用いる前記第１ピッチ角を示し、
ａ
ｙ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＹ方向の成分を示し、
ａ
Ｚ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＺ方向の成分を示す。
【請求項８】
ユーザの動作を計測する計測プログラムであって、
コンピュータに、
前記ユーザの下肢の経時変化に基づき検出された加速度データと、角速度データとを含む検出データを取得する取得ステップと、
前記検出データのうち、前記ユーザの支持期に対応する時間に検出された第１支持期データを特定する特定ステップと、
前記第１支持期データを参照し、［数１］に示す第１ピッチ角を算出する算出ステップと、
前記第１ピッチ角に基づき、前記検出データに対応する計測データを導出する導出ステップと、
前記計測データに基づき、前記第１ピッチ角を補正する補正ステップと、
を実行させること
を特徴とする計測プログラム。
TIFF
2024021713000021.tif
14
170
ここで、
θ
０
は、前記検出データを、ローカル座標からグローバル座標に変換する際に用いる前記第１ピッチ角を示し、
ａ
ｙ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＹ方向の成分を示し、
ａ
Ｚ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＺ方向の成分を示す。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システム、計測方法、及び計測プログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザの動作を計測する方法として、例えば特許文献１のような測定装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、測定装置の備える処理装置は、速度算出部と、位置算出部とを含む旨が開示されている。速度算出部は、加速度センサから加速度データを取得し、加速度データに基づいて速度データを導出し、補正区間の開始時刻における速度データの値を始点とし補正区間の終了時刻における速度データの値を終点とし線形である速度モデルを算出し、速度モデルの値と速度データの値との差分に基づいて速度データを補正して補正速度データを得る。位置算出部は、速度算出部から補正速度データを取得し、補正速度データに基づいて位置データを導出し、補正区間の開始時刻における位置データの値を始点とし補正区間の終了時刻における位置データの値を終点とし線形である位置モデルを算出し、位置モデルの値と位置データの値との差分に基づいて位置データを補正して補正位置データを得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１４８５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１では、速度モデルを用いて速度の補正を実施し、誤差の蓄積を防ぐ旨が開示されている。特に、特許文献１の開示技術では、速度データのうち時刻ｂ
１
から時刻ｂ
２
までの速度の値に対し、始点を時刻ｂ
１
（開始時刻）における速度の値とし、終点を時刻ｂ
２
（終了時刻）における速度の値とし、線形である速度モデルを算出することを前提としている。このため、速度データを導出する際に用いられる元データや、前処理等に起因する誤差については、考慮されていない。このため、位置データの誤差が発生する根本的な部分に対する補正ができず、計測精度の向上に結びつかない懸念が挙げられる。
【０００６】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、計測精度の向上を図ることができる計測システム、計測方法、及び計測プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る計測システムは、ユーザの動作を計測する計測システムであって、前記ユーザの下肢の経時変化に基づき検出された加速度データと、角速度データとを含む検出データを取得する取得部と、前記検出データのうち、前記ユーザの支持期に対応する時間に検出された第１支持期データを特定する特定部と、前記第１支持期データを参照し、［数１］に示す第１ピッチ角を算出する算出部と、前記第１ピッチ角に基づき、前記検出データに対応する計測データを導出する導出部と、前記計測データに基づき、前記第１ピッチ角を補正する補正部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
TIFF
2024021713000002.tif
14
170
【０００９】
ここで、θ
０
は、前記検出データを、ローカル座標からグローバル座標に変換する際に用いる前記第１ピッチ角を示し、ａ
ｙ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＹ方向の成分を示し、ａ
Ｚ
は、前記第１支持期データに含まれる加速度データのうち、前記ローカル座標におけるＺ方向の成分を示す。
【００１０】
第２発明に係る計測システムは、第１発明において、前記算出部は、前記第１支持期データを参照し、［数２］に示す第１ロール角を算出することを含み、前記導出部は、前記第１ピッチ角及び前記第１ロール角に基づき、［数３］に示すクォータニオンを算出することと、前記クォータニオン及び前記検出データに基づき、［数４］を用いて前記第１支持期データを検出した時の第１検出時間から、再び前記支持期を検出した時の第２検出時間までを積分することで、前記計測データを導出することと、を含み、前記補正部は、前記計測データに基づき、［数５］を用いて前記第１ピッチ角を補正することを含むことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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