(57)【要約】本発明は健康管理システムに係る。当該健康管理システムは、３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢の運動を検出する身体又は四肢運動検出手段、及び、該身体又は四肢運動検出手段によって実行される測定のデータを分析する運動分析手段を有する。身体又は四肢運動検出手段は、少なくとも３つのセンサ又はマーカーを有し、センサ又はマーカーの１つが与えられる測定されるべき角度の頂点である関節によって互いに対して接続されるユーザの２つの身体部位によって組まれる角度を測定することによって、３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢運動をトラックする。オフセットを検出するよう、２つの隣接するセンサ又はマーカー間の距離における変化は、頂点から離間された関節におけるセンサのオフセットを示す。
2009543649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
健康管理システムであって：
・  ３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢の運動及び位置を検出する、身体又は四肢運動検出手段と、
・  該身体又は四肢運動検出手段によって実行される測定のデータを分析する運動分析手段と、
を有し、
前記身体又は四肢運動検出手段は、少なくとも３つのセンサ又はマーカーを有し、前記センサ又はマーカーの１つが与えられる測定されるべき角度の頂点である関節によって互いに対して接続される前記ユーザの２つの身体部位によって組まれる角度を測定することによって、３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢運動をトラックし、
２つの隣接するセンサ又はマーカーの間の距離における変化は、前記頂点から離間された前記関節におけるセンサのオフセットを示す、
ことを特徴とする健康管理システム。
【請求項２】
前記関節における前記マーカーのオフセットの測定から、刺激信号は、ユーザが前記センサを前記頂点に向かって動かすよう生成される、
ことを特徴とする請求項１記載の健康管理システム。
【請求項３】
前記運動分析手段は、自動運動性学習プログラムを有し、該運動性学習プログラムは、以下の式をうけるアルゴリズム：  
【数７】
2009543649.tif 000009
を有し、該式中、  
【数８】
2009543649.tif 000010
である、
ことを特徴とする請求項１記載の健康管理システム。
【請求項４】
前記自動運動性学習プログラムは、所定の成功基準が満たされず且つセンサユニットの電流出力が２つの隣接するセンサ間の距離における変化の低減を示す、続く各一連の測定に対してその後の目標オフセット範囲として、初期オフセット範囲を選択し得る、
ことを特徴とする請求項３記載の健康管理システム。
【請求項５】
身体又は四肢運動測定手段は、マーカーを有する少なくとも１つのカメラベースコンピュータビジョンであるか、あるいは、コンピュータビジョン及び／又は１つの慣性センサ、少なくとも１つのセンサガーメント及び／又は他の動作又配置センサによるマーカー動作トラッキングであり得る、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の健康管理システム。
【請求項６】
少なくとも１つのモードスティミュレータを有し、
該モードスティミュレータは、オーディオ刺激ユニットを有するオーディオモードスティミュレータ、又は、ビデオ刺激ユニットを有するビデオモードスティミュレータを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の健康管理システム。
【請求項７】
特には自宅での卒中リハビリテーションにおいてカメラベースの四肢トラッキングに対する自動位置学習の方法であって：
・  ユーザの身体又は四肢運動をトラッキングするよう分析されるべきユーザの四肢上に少なくとも３つのマーカーを配置し、該マーカーが角度を作るようにする段階と；
・  前記マーカーの位置を互いに対して比較する段階と、
を有し、
前記角度は、前記マーカーの１つが与えられる測定されるべき前記角度の頂点である関節によって互いに対して接続される前記ユーザの２つの身体部位によって組まれ、
２つの隣接するマーカー間の距離における変化は、前記頂点から離間された前記四肢の前記関節における前記マーカーのオフセットを示す、
方法。
【請求項８】
・  前記関節における前記マーカーが上肢において配置されるかあるいは下肢において配置されるかを確定するよう、前記隣接するセンサの間の動作を計算する段階と；
・  関節とマーカーとの間のオフセットがゼロであると概算して第１のオフセット値を生成する段階と；
・  前記ユーザの運動を記録し、また、前記動作を分析することによって前記マーカー又はセンサに関する前記概算を調整する段階と、
を更に有する、
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
・  前記記録された動作から観察される通り見込まれる関節位置に対する前記マーカーの距離における変化を最小限に抑える段階、
を更に有する、
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
・  前記オフセットデータが目標オフセット範囲を上回る際に、ビジュアル及び／又は付加的刺激信号を生成する段階、
を有し、
前記センサを前記ユーザの四肢間に組み込まれる前記角度の前記頂点に向かって前記センサを動かすことによって、ユーザに前記関節によって前記センサの前記位置を調整させる、
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、卒中等である神経支配疾患の治療に対するリハビリテーション及び／又は理学療法に対するシステム及び方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
卒中後、患者はしばしば、運動協調（ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）における障害に苦しむ。かかる障害は、最もよく理解されていないが、脳損傷の後の機能回復に関して最も衰弱する。かかる協調における欠損は、異常筋シナジーの形で表わされ、機能的に障害をきたす制限的且つ典型的な運動パターンをもたらす。かかる筋シナジーにおける制約の結果は、例えば、肩外転と腕における肘屈曲との間の異常結合（ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｈｏｕｌｄｅｒ  ａｂｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｌｂｏｗ  ｆｌｅｘｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｒｍ）であり、卒中生存者（ｓｔｏｒｋｅ  ｓｕｒｖｉｖｅｒ）が正常に機能しない腕の重量を重力に反して持ち上げる際に自分が届く空間を大幅に低減する。かかる異常シナジーを緩和するための現在の神経治療のアプローチは、限られた機能回復をもたらしている。脚部において、異常シナジーの発現（ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）は、股関節／膝関節伸展の股関節内転との結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｈｉｐ／ｋｎｅｅ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｈｉｐ  ａｄｄｕｃｔｉｏｎ）をもたらす。この結果は、スタンス中（ｄｕｒｉｎｇ  ｓｔａｎｃｅ）に正常に機能しない脚部における股関節外転筋の低減された性能である。
【０００３】
従来の治療が病院又はリハビリテーションセンターにおいて提供される際、患者は通常、１日に１回又は２回の３０分間セッションを受ける。これは、外来患者治療においては週に１回又は２回に低減される。
【０００４】
最近の研究では、患者の協調を向上させる運動性訓練は、遠隔リハビリテーション手法の一部として自宅で行なわれ得る、ことが示される。使用可能なシステムは、ビデオ会議式アプローチを使用し、患者は、自分に都合のよい時間においてカメラの前で訓練する。かかるシステムは、例えばＵＳ  ２００２／０１４６６７２  Ａ１（特許文献１）に開示される。このシステムは、ユーザの手の指の位置を感知する装置を有する一方、ユーザは、バーチャル画像と交信することによって訓練を行なう。第２の装置は、ユーザに対してフィードバックを与え、手の指の位置を測定する一方、ユーザはバーチャル画像と交信することによって訓練を行なう。該バーチャル画像は、より困難な訓練又はより容易な訓練を提供するよう、ユーザのパフォーマンスに対して確定される目標に基づいて更新される。したがって、ユーザの運動がいかに限られていようとも、ユーザのパフォーマンスが制止パラメータ範囲内である場合、ユーザは訓練トライアルに合格することができ、難度レベルは徐々に上げられ得る。
【０００５】
ユーザのパフォーマンスのデータは、格納され、療法士によってレビューされる。したがって、リハビリテーションシステムは、リハビリテーション場所、データ格納場所、及びデータアクセス場所の間において、かかる場所間のインターネット接続を介して頒布される。データアクセス場所は、ソフトウェアを有する。該ソフトウェアによって医師／療法士は、訓練をレビューしてフィードバックを与える医師又は理学療法士に記録されたビデオを送ることによって、患者の手のグラフィック画像を使用してリアルタイムで患者によって行なわれる訓練を監視することができる。複数の受動装置及び能動装置等がある。Ｔｈｅｒａｂａｎｄ（セラバンド）（登録商標）又はＲｅｃｋ  ＭｏｔｏＭｅｄ（登録商標）により、ユーザは、遠隔リハビリテーションの手法の一部として自宅でかかる訓練を行なうことができる。
【０００６】
卒中生存者が苦しむ最も顕著な障害の１つは、上肢の半側麻痺である。リハビリテーション訓練は、訓練が集中的なものであり且つ患者が療法において指導を受けるという条件において、運動性制御の回復には効果があると証明されている。監視されない自宅での卒中リハビリテーションに対する技術的手法は、訓練中の患者の姿勢を取得するようマーカー又はセンサの使用を要求する。
【０００７】
大変魅力的なセンサの解決法は、カメラを使用することである。該カメラは、単一カメラシステムが使用されるかあるいは複数カメラシステムが使用されるかに依存して、四肢及び関節の２Ｄ又は３Ｄ協調を空間的に見る。しかしながら、四肢位置をカメラ位置から取得することは、画像において四肢を見つけ且つトラッキングすることを要求するが、今日これは、マーカーが使用されない場合、大きなタスクであり且つ未解決の問題である（例えば、「ｔｈｅ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｌｅａｄｉｎｇ  ｍａｒｋｅｒｌｅｓｓ  ｍｏｔｉｏｎ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｂｉｏ  ｍｅｄｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｍｕｎｄｅｒｍａｎｎ外、Ｊ．Ｎｅｕｒｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  ２００６，  ３：６（非特許文献１）、が参照される）。
【０００８】
光学範囲及び赤外線におけるカメラによるマーカー位置のトラッキングは、大変信頼性が高い。かかる分野においては、多くの市販製品が存在する。
【０００９】
かかるアプローチが有する問題は、既存のマーカーベースのトラッキングシステムが、マーカーを正確に再現可能な場所に配置するよう十分なスキルをユーザが有するため一貫した結果が達成されるべきであることを想定する、点である。この想定は、ユーザが卒中被害者である場合には非現実的となる。その代りに、四肢におけるマーカーの正確な位置は、使用によって異なる。これは、ユーザが、自分の腕、手、及び／又は指の運動の制御を失っているために、マーカー又はセンサを正確に同一の場所に固定することができないためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ  ２００２／０１４６６７２  Ａ１
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「ｔｈｅ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｌｅａｄｉｎｇ  ｍａｒｋｅｒｌｅｓｓ  ｍｏｔｉｏｎ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｂｉｏ  ｍｅｄｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｍｕｎｄｅｒｍａｎｎ外、Ｊ．Ｎｅｕｒｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  ２００６，  ３：６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって本発明は、ユーザの四肢におけるマーカー又はセンサの不正確な配置の場合においてさえもシステムの適切な機能性を確証するシステム及び方法を与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的は、請求項１及び７記載のシステム及び方法によって達成される。
【００１４】
本発明に従った健康管理システムは、ユーザの身体又は四肢の運動を検出する身体又は四肢運動検出手段、及び該身体又は四肢運動検出手段によって実行される測定のデータを分析する運動分析手段を有する。身体又は四肢運動検出手段は、ユーザの身体又は四肢運動をトラッキングするよう少なくとも３つのマーカーを有する。運動を分析するよう、関節によって互いに対して接続されるユーザの２つの身体部位の間の角度が測定される。関節は、測定されるべき角度の頂点を形成し、そこにマーカーの１つが与えられる。
【００１５】
関節におけるマーカーが正しい位置に正確に配置されているか否かを確定するよう、ユーザの四肢における２つの隣接するマーカーの距離が測定される。２つの隣接するセンサ又はマーカー間の距離における変化は、角度の頂点から離間された関節におけるセンサのオフセットを示す。
【００１６】
関節におけるマーカーのオフセットの算出又は予測に対して、運動分析手段は、自動運動性学習プログラム（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｍｏｔｏｒ  ｌｅａｒｎｉｎｇ  ｐｒｏｇｒａｍ）を有し得る。該自動運動性学習プログラムは、以下の式、  
【００１７】
【数１】
2009543649.tif 000003
に従ったアルゴリズムを有し、該式中、  
【００１８】
【数２】
2009543649.tif 000004
である。
【００１９】
かかるアルゴリズムを有して、四肢におけるマーカーの位置（ＲＭａｒｋｅｒ３，ＲＭａｒｋｅｒ２）からの関節角度は、第１のオフセット（ｘ）を予測すること、並びにユーザの動作を分析することによって概算を調節すること（ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ）によって、算定される（図２参照）。マーカーオフセットが、マーカーオフセットの真の値（ｘ＝０）の測定精度内である値に収束するまで（ｕｎｔｉｌ  ｔｈｅ  ｍａｒｋｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｄ  ｔｏ  ａ  ｖａｌｕｅ  ｔｈａｔ  ｉｓ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｃｃｕｒａｃｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｒｕｅ  ｖａｌｕｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍａｒｋｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ  （ｘ＝０））、マーカー又はセンサの電流出力は、２つの隣接するセンサ間の距離における変化の低減を示す。
【００２０】
故に、システムは、大きな自由度を有してマーカーを四肢に配置し、且つ実用にかなったシステム動作を受ける自由をユーザに与える。
【００２１】
自動運動性学習プログラムは、所定の成功基準（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｓｕｃｃｅｓｓ  ｃｒｉｔｅｒｉａ）が満たされず且つセンサユニットの電流出力が２つの隣接するセンサ間の距離における変化の低減を示し得る、続く各一連の測定に対してその後の目標オフセット範囲として、初期オフセット範囲を選択し得る。
【００２２】
本発明の他の実施例は、自動運動性学習プログラムの代りに、関節におけるマーカーのオフセットの測定時に刺激信号を生成するプログラムを与え、それによりユーザは、関節におけるマーカーのオフセットを最小限に抑えるよう、ユーザの四肢間において作られる角度の頂点に向かってセンサを動かす。
【００２３】
身体又は四肢運動測定手段は、マーカーを有する少なくとも１つのカメラベースコンピュータビジョンであるか、あるいは、コンピュータビジョン及び／又は１つの慣性センサ、少なくとも１つのセンサガーメント及び／又は他の動作又配置センサによるマーカー動作トラッキングであり得る（Ｔｈｅ  ｂｏｄｙ  ｏｒ  ｌｉｍｂ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｍｅａｎｓ  ｍａｙ  ｂｅ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ−ｃａｍｅｒａ−ｂｓｅｄ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｖｉｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｍａｒｋｅｒｓ  ｏｒ  ｍａｒｋｅｒｓ  ｍｏｔｉｏｎ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｂｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｖｉｓｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  ｏｎｅ  ｉｎｅｒｔｉａｏｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ，  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｇａｒｍｅｎｔ  ａｎｄ／ｏｒ  ａｎｙ  ｏｔｈｅｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ．）。マーカーは、どのカメラが使用されるかに依存して、有色マーカー又は逆反射ＩＲマーカーの何れかであり得る。
【００２４】
上述された目的を満たし且つ本発明の現在望ましい典型的な実施例に従って他の有利な特性を与えるシステムは、図１乃至３を参照して以下に説明される。当業者は、該図面に関して本願において与えられる説明が例証のみを目的とするものであり、本発明の範囲をいかようにも制限するよう意図されない、ことを容易に理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ユーザの上腕及び下腕に囲まれる角度の変化を図示する。
【図２】マーカー又はセンサの角度及び配置の相関関係を概略的に図示する。
【図３】マーカーオフセットの学習曲線の一例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
例えば図１に見られる通り、関節の範囲におけるマーカーの２つの位置のトラッキングは、２つの異なる線を有して示される。１つの場合において、マーカー又はセンサは、関節において正確に配置されるため、３つのセンサ又はマーカーによって作られる角度は、上腕及び下腕によって組まれる（ｅｍｂｅｄｄｅｄ）角度と同一である。第２の線の場合、マーカーは、上腕におけるオフセットを有して配置されている。関節において、言い換えれば上腕及び下腕によって組まれる角度の頂点において、肘マーカーが配置されていると想定することは、誤った角度につながる。関節におけるセンサが上腕における頂点から離間されて位置付けられる場合、３つのセンサによって作られる角度は、関節におけるセンサの正確な位置付けの場合の角度より大きい。一方、関節におけるセンサが下腕における頂点から離間される場合、角度は、センサの正確な位置付けの角度より小さい。
【００２７】
正しい角度を得るために、マーカー又はセンサと関節との間のオフセットは確定されなければならず、示される角度と比較して図１に示される場合ではより小さな角度につながる。
【００２８】
したがって、本発明に従ったシステムは、運動データを分析し、人間の身体の制約を考慮する。故に、マーカー又はセンサベースのトラッキングシステムは、マーカー又はセンサの設置における変化に慣れるようになる。
【００２９】
運動データを分析し且つ人間の身体の制約を考慮するよう、本発明の一実施例における健康管理システムは、ＣＰＵ、ストレージ、及びスクリーンを有するコンピュータシステムを有する。ユーザの運動をトラックするよう、この実施例においてはカメラが与えられる。カメラは、光学又は赤外線において作動し得、コンピュータに対して接続される。３つのマーカーは、本例ではユーザのアームである患者の四肢上に配置される。マーカー又はセンサは、どの種類のカメラが使用されるかに依存して、有色マーカー又は反射マーカーの何れかであり得る。１つのセンサは、肘の場合、ユーザの手首に、１つは上腕に、１つは関節の範囲に配置される。更に、取得されたマーカー動作に対するストレージが与えられる。
【００３０】
マーカーベースカメラ画像から患者の姿勢を予測するようコンピュータプログラムを開始した後、初期概算（ｉｎｉｔｉａｌ  ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ）は、関節とマーカーとの間のオフセットがゼロであるようにされる。これは、マーカーがオフセットを有さずに適切な位置に正確に位置付けられる、ことを意味する。その後、ユーザは動き始め、システムは、運動を記録し、動作を分析することによって反復的にマーカーオフセットに関する概算を調整する。
【００３１】
手首又は上腕におけるマーカー又はセンサが同一の位置に正確に配置されない場合には角度又はセンサの関係に変化がないため、それらがより早い使用又は測定と比較して少しより高く配置されるかあるいは低く配置されるかは、重要ではない。
【００３２】
唯一の重要なマーカー位置付けは、検出されるべき四肢の関節におけるマーカーである。したがって、２つの隣接するマーカー又はセンサ間の距離が分析される。隣接するマーカー間の距離において変化が無い場合、関節におけるマーカーは、正確に適切な位置において配置され、測定は、更なる調整段階を有さずすぐに開始され得る。
【００３３】
しかしながら２つの隣接するマーカー間の距離の変化は、関節におけるセンサの配置におけるオフセットの存在を示す。これにより、オフセットの扱いには２つの可能性がある。
【００３４】
他の代替案によれば、ユーザは、関節の方向において関節におけるマーカーを動かす。したがって、位置付け手段は、マーカーの固定手段において与えられる。該固定手段は例えば、位置決めスクリューであり、指を正確に動かすことに困難を有するユーザは、スクリューを駆動させることによってマーカーの正確な調整をし得、それによってゆっくり且つ正確に関節に向かって正しい方向にマーカーを動かし得る。関節におけるマーカーの調整後、距離の変化がより大きくなった場合、これは、マーカーが誤った方向に動かされていることを示すものであり、システムは、他の方向にスクリューを駆動するようユーザに指示し得る。
【００３５】
第２の実施例によれば、関節に向かうマーカーの運動は、必須ではない。マーカーのオフセットは、算出され、自動的に統合され、ユーザの運動分析において認識される。この場合、まず、上腕上のマーカーの動作及び関節の範囲におけるマーカーと、下腕又は手首上のマーカーの動作及び関節範囲におけるマーカーとの間の相関関係は、関節におけるマーカーが上腕又は下腕において配置されているか否かを見つけるよう計算されなければならない。
【００３６】
上腕及び下腕がそれ自体比較的剛性であるため、より高い相関関係（ｈｉｇｈｅｒ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）は、その腕上のマーカーに対して見込まれる。そのため、例えば下腕におけるマーカーと関節マーカーとの間において２つの隣接するセンサ又はマーカー間の距離における変化が測定され得る場合、関節におけるマーカーが本例においては上腕である腕の他の部分上に配置される、ことが示される。
【００３７】
いずれの腕に関節マーカーが配置されるかが分かり次第、関節からのオフセットが予測されなければならない。関節マーカー（ｍａｒｋｅｒ  ３）が上腕に配置されるという概算に続き、関節マーカーと下腕上のマーカー（ｍａｒｋｅｒ  １）との間の距離は、アームの運動に依存して変化し、上腕及び下腕によって組まれる角度の変化に繋がる一方、上腕上のマーカー（ｍａｒｋｅｒ  ２）と関節におけるマーカーとの間の距離は、骨格がこの方向において剛性であるため、全く変化しない。したがって、身体の動作から四肢におけるマーカー位置を予測するために次のアルゴリズムが使用され得る。
【００３８】
関節（ここでは肘）の場所は、次の式、
【００３９】
【数３】
2009543649.tif 000005
によって与えられる（図２参照）。
【００４０】
マーカーが下腕にある場合、該場所は、次の式、
【００４１】
【数４】
2009543649.tif 000006
によって与えられる。式中のｘは、マーカー２とマーカー３との間、あるいはマーカー１とマーカー３との間の距離のフラクション（比、ｆｒａｃｔｉｏｎ）として与えられる。０がリアルオフセットであるｘ＝０を是正する（ｃｏｒｒｅｃｔ  ｘ＝０）ための概算は、次のアルゴリズムによる記録された動作から観察される通り、予測された関節位置及び手首位置の距離における変化を最小限に抑えることによって判明する。該アルゴリズムは、
【００４２】
【数５】
2009543649.tif 000007
であり、式中、  
【００４３】
【数６】
2009543649.tif 000008
である。
【００４４】
ｘの予測は、ＳＵＭ値が見込み値に収束し（ｃｏｎｖｅｒｇｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅｓ）、最良の方途においてｘ＝０になるため、時間と共に向上する。
【００４５】
時間の経過にともなったこのマーカーのオフセットの結果は、図３において見られ得る。約１分後、マーカーオフセットは、マーカーオフセットの真の値の予測の測定精度内である値に収束した。
【００４６】
この循環的且つ反復的な概算を有して、自動マーカー位置学習は行なわれている。故に、システムは、ユーザに対して、大きな自由度を有して自身の四肢にマーカーを配置する自由、及び実用にかなったシステム動作を受ける自由を与え得る。
【図１】
2009543649.tif 000011
【図２】
2009543649.tif 000012
【図３】
2009543649.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月23日(2009.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
健康管理システムであって：
・  ３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢の運動及び位置を検出する、身体又は四肢運動検出手段と、
・  該身体又は四肢運動検出手段によって実行される測定のデータを分析する運動分析手段と、
を有し、
前記身体又は四肢運動検出手段は、少なくとも３つのセンサ又はマーカーを有し、前記センサ又はマーカーの１つが与えられる測定されるべき角度の頂点である関節によって互いに対して接続される前記ユーザの２つの身体部位によって組まれる角度を測定することによって、３Ｄ空間においてユーザの身体又は四肢運動をトラックし、
２つの隣接するセンサ又はマーカーの間の距離における変化は、前記頂点から離間された前記関節におけるセンサのオフセットを示し、距離における前記変化は、前記身体又は四肢運動に対応する、
ことを特徴とする健康管理システム。
【請求項２】
前記関節における前記マーカーのオフセットの測定から、刺激信号は、ユーザが前記センサを前記頂点に向かって動かすよう生成される、
ことを特徴とする請求項１記載の健康管理システム。
【請求項３】
身体又は四肢運動測定手段は、マーカーを有する少なくとも１つのカメラベースコンピュータビジョンであるか、あるいは、コンピュータビジョン及び／又は１つの慣性センサ、少なくとも１つのセンサガーメント及び／又は他の動作又は位置センサによるマーカー動作トラッキングであり得る、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の健康管理システム。
【請求項４】
少なくとも１つのモードスティミュレータを有し、
該モードスティミュレータは、オーディオ刺激ユニットを有するオーディオモードスティミュレータ、又は、ビデオ刺激ユニットを有するビデオモードスティミュレータを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の健康管理システム。
【請求項５】
特には自宅での卒中リハビリテーションにおいてカメラベースの四肢トラッキングに対する自動位置学習の方法であって：
・  ユーザの身体又は四肢運動をトラッキングするよう分析されるべきユーザの四肢上に少なくとも３つのマーカーを配置し、該マーカーが角度を作るようにする段階と；
・  前記マーカーの位置を互いに対して比較する段階と、
を有し、
前記角度は、前記マーカーの１つが与えられる測定されるべき前記角度の頂点である関節によって互いに対して接続される前記ユーザの２つの身体部位によって組まれ、
２つの隣接するマーカー間の距離における変化は、前記頂点から離間された前記四肢の前記関節における前記マーカーのオフセットを示す、
方法。
【請求項６】
・  前記関節における前記マーカーが上肢において配置されるかあるいは下肢において配置されるかを確定するよう、前記隣接するセンサの間の動作を計算する段階と；
・  関節とマーカーとの間のオフセットがゼロであると概算して第１のオフセット値を生成する段階と；
・  前記ユーザの運動を記録し、また、前記動作を分析することによって前記マーカー又はセンサに関する前記概算を調整する段階と、
を更に有する、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
・  前記記録された動作から観察される通り見込まれる関節位置に対する前記マーカーの距離における変化を最小限に抑える段階、
を更に有する、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
・  前記オフセットデータが目標オフセット範囲を上回る際に、ビジュアル及び／又は付加的刺激信号を生成する段階、
を有し、
前記センサを前記ユーザの四肢間に組み込まれる前記角度の前記頂点に向かって前記センサを動かすことによって、ユーザに前記関節によって前記センサの前記位置を調整させる、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
かかるアルゴリズムを有して、四肢におけるマーカーの位置（ＲＭａｒｋｅｒ３，ＲＭａｒｋｅｒ２）からの関節角度は、第１のオフセット（ｘ）を予測すること、並びにユーザの動作を分析することによって概算を調節すること（ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ）によって、算定される（図２参照）。マーカーオフセットが、マーカーオフセットの真の値（ｘ＝ｏ）の測定精度内である値に収束するまで（ｕｎｔｉｌ  ｔｈｅ  ｍａｒｋｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｄ  ｔｏ  ａ  ｖａｌｕｅ  ｔｈａｔ  ｉｓ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｃｃｕｒａｃｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｒｕｅ  ｖａｌｕｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍａｒｋｅｒ  ｏｆｆｓｅｔ  （ｘ＝ｏ））、マーカー又はセンサの電流出力は、２つの隣接するセンサ間の距離における変化の低減を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
身体又は四肢運動測定手段は、マーカーを有する少なくとも１つのカメラベースコンピュータビジョンであるか、あるいは、コンピュータビジョン及び／又は１つの慣性センサ、少なくとも１つのセンサガーメント及び／又は他の動作又は位置センサによるマーカー動作トラッキングであり得る（Ｔｈｅ  ｂｏｄｙ  ｏｒ  ｌｉｍｂ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｍｅａｎｓ  ｍａｙ  ｂｅ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ−ｃａｍｅｒａ−ｂｓｅｄ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｖｉｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｍａｒｋｅｒｓ  ｏｒ  ｍａｒｋｅｒｓ  ｍｏｔｉｏｎ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｂｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｖｉｓｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  ｏｎｅ  ｉｎｅｒｔｉａｏｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ，  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｇａｒｍｅｎｔ  ａｎｄ／ｏｒ  ａｎｙ  ｏｔｈｅｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ．）。マーカーは、どのカメラが使用されるかに依存して、有色マーカー又は逆反射ＩＲマーカーの何れかであり得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【数４】
2009543649.tif 000014
によって与えられる。式中のｘは、マーカー２とマーカー３との間、あるいはマーカー１とマーカー３との間の距離のフラクション（比、ｆｒａｃｔｉｏｎ）として与えられる。０がリアルオフセットであるｘ＝ｏを是正する（ｃｏｒｒｅｃｔ  ｘ＝ｏ）ための概算は、次のアルゴリズムによる記録された動作から観察される通り、予測された関節位置及び手首位置の距離における変化を最小限に抑えることによって判明する。該アルゴリズムは、
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ｘの予測は、ＳＵＭ値が見込み値に収束し（ｃｏｎｖｅｒｇｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅｓ）、最良の方途においてｘ＝ｏになるため、時間と共に向上する。
【国際調査報告】
2009543649.tif 000015
2009543649.tif 000016
2009543649.tif 000017