(57)【要約】  脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測、測定および／または推定する装置が開示される。前記装置は、慣性座標系に対する前記体または体の部分の加速度を測定し、前記加速度を示すデータを出力する加速度センサを含む。前記加速度センサは、少なくとも１つの慣性センサを含む。また、前記装置は、前記データを記憶するように適合された記憶装置と、前記データを処理して、前記データと相互に関連している反力を評価するように適合された処理装置とを含む。前記処理装置は、前記体または体の部分に関連する質量、スピードおよび／または速度等の相関成分に基づいて、前記反力を評価するためのアルゴリズムを実行するように構成されていてもよい。脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測および／または推定する方法も開示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測、測定および／または推定する装置であって、
少なくとも１つの慣性センサを含み、慣性座標系に対する前記体または体の部分の加速度を測定し、前記加速度を示すデータを出力する加速度センサと、
前記データを記憶するように適合された記憶装置と、
前記データを処理して、前記データと相互に関連している反力を評価するように適合された処理装置とを含む装置。
【請求項２】
前記処理装置は、前記反力を評価するためのアルゴリズムを実行するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、前記体または体の部分に関連する質量、スピードおよび／または速度を含む１つ以上の相関成分に基づいて、前記処理装置に前記反力を評価させるように適合されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記処理装置は、前記データと前記反力との非線形関係関数に応じて前記データを処理するように構成されている、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記関係関数は実質的に対数であり、１つ以上の校正係数を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記１つ以上の校正係数を等しくすることによって前記データを処理するように適合されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記処理装置は、下記式に従い、反力ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）との相関関係を示すように適合されている、先行する請求項のいずれかに記載の装置；
ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）＝ａ（ｍ）*［ｌｏｇ2（ａｃｃ＋ｂ）］＋ｃ（ｍ）
式中、ｍは哺乳動物被験者の質量であり、ａｃｃは前記加速度センサによって測定された加速度データであり、「ａ」は対数関数の傾きであり、「ｂ」は０ｇよりも低い加速度を補正する固定係数であり、「ｃ」は前記対数関数に関連するオフセットである。
【請求項８】
ａ（ｍ）＝４．６６*ｍ−７６．６０、および、ｃ（ｍ）＝２４．９８*ｍ−５６６．８３  が成り立つ、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記対数関数の前記傾きａは、前記被験者の体重の線形関数を含む、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記係数ｂは、１に設定されている、請求項７、８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記処理装置によって得られた前記反力は、ＡＭＴＩ（Advanced Mechanical Technology Inc.）製フォースプレートで測定された地面反力と実質的に同等である、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの慣性センサは、加速度計を含む、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記加速度計は、１つ以上の直交する軸に沿って加速度を測定するように適合されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記哺乳動物の前記体または体の部分には脚が含まれており、前記装置は、前記脚にかかる力に関連する加速度成分を観測するように適合されている、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記加速度センサは、それぞれ前記哺乳動物の前記脚に用いられる、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
各慣性センサは、アナログデータをデジタル領域に変換するアナログデジタル（ＡＤ）変換器を含む、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記ＡＤ変換器は、前記データが記憶される前に、前記加速度センサからのアナログ出力を前記データに変換するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測、測定および／または推定する方法であって、
少なくとも１つの慣性センサを用いて、慣性座標系に対する前記体または体の部分の加速度を測定し、前記加速度を示すデータを出力する工程と、
記憶装置に前記データを記憶する工程と、
処理装置により前記データを処理して、前記データと相互に関連している反力を評価する工程とを含む方法。
【請求項１９】
前記処理装置は、前記反力を評価するためのアルゴリズムを実行するように構成されている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルゴリズムは、前記体または体の部分に関連する質量、スピードおよび／または速度を含む１つ以上の相関成分に基づいて、前記処理装置に前記反力を評価させるように適合されている、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理装置は、前記データと前記反力との非線形関係関数に応じて前記データを処理するように構成されている、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記関係関数は実質的に対数であり、１つ以上の校正係数を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記処理装置は、前記１つ以上の校正係数を等しくすることによって前記データを処理するように適合されている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記処理装置は、下記式に従い、反力ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）との相関関係を示すように適合されている、請求項１８〜２３のいずれかに記載の方法；
ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）＝ａ（ｍ）*［ｌｏｇ2（ａｃｃ＋ｂ）］＋ｃ（ｍ）
式中、ｍは哺乳動物被験者の質量であり、ａｃｃは前記慣性センサによって測定された加速度データであり、「ａ」は対数関数の傾きであり、「ｂ」は０ｇよりも低い加速度を補正する固定係数であり、「ｃ」は前記対数関数に関連するオフセットである。
【請求項２５】
ａ（ｍ）＝４．６６*ｍ−７６．６０、および、ｃ（ｍ）＝２４．９８*ｍ−５６６．８３  が成り立つ、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記対数関数の前記傾きａは、前記被験者の体重の線形関数を含む、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記係数ｂは、１に設定されている、請求項２４、２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記処理装置によって得られた前記反力は、ＡＭＴＩ（Advanced Mechanical Technology Inc.）製フォースプレートで測定された地面反力と実質的に同等である、請求項１８〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの慣性センサは、加速度計を含む、請求項１８〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記加速度計は、１つ以上の直交する軸に沿って加速度を測定するように適合されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記哺乳動物の前記体または体の部分には脚が含まれており、前記装置は、前記脚にかかる力に関連する加速度成分を観測するように適合されている、請求項１８〜３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記慣性センサは、それぞれ前記哺乳動物の前記脚に用いられる、請求項１８〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
各慣性センサは、アナログデータをデジタル領域に変換するアナログデジタル（ＡＤ）変換器を含む、請求項１８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記ＡＤ変換器は、前記データが記憶される前に、前記慣性センサからのアナログ出力を前記データに変換するように構成されている、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反力を測定および／または評価する方法および装置に関する。反力には、地面反力（ＧＲＦｓ）が含まれる。地面反力とは、例えば、歩く、走る、全力疾走する、片足で跳ぶ、着地する、および／または跳躍する等の活動中に、哺乳動物の四肢のいずれか（人間の片方の足等）が表面に衝突したとき、すなわち表面に当たったときに受ける力である。
【０００２】
本発明の方法および装置は、フォースプレート（force plate）および哺乳動物の体に装着されたセンサによって測定された地面反力を比較するのに用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
地面反力の測定および評価に関連する多くの用途としては、例えば、リハビリテーションやスポーツ分析だけでなく、作業場の設計および建設等も挙げられるが、四肢や体の部分が表面に衝突したときに作用する力（または複数の力）を理解することにより、ある活動を評価する能力が高められる。なぜなら、衝突時に、四肢、関節または体の部分にかかる力が大きすぎると、四肢、関節または体の部分を負傷および／または損傷する場合があるからである。四肢、関節または体の部分に作用する力（または複数の力）を理解すれば、力の対称性／非対称性を算出することも可能になる。ある研究では、非対称性指数とけがの危険性とが相互に関連付けられている。
【０００４】
例えば、哺乳動物の四肢（片方の足等）または体の部分が地面等の比較的硬い表面に衝突した場合、数多くの機械的変化および／または生理学的変化および／または生体力学的変化が起こり得る。機械的／生体力学的関係においては、衝突時に作用した力によって、この衝突に関与した四肢の一部（もしくは複数の部分）または体の部分に突然の変位が生じることがある。その結果、哺乳動物の四肢または体の部分の構造に外的および／または内的な損傷をもたらすことになる。
【０００５】
なかには比較的弾力性のある表面もあるが、表面が異なれば、四肢、関節または体の部分が受ける力も異なる。同様に、走法の違い、スピードの違い、靴の違い、または歩行パターンによっても、体の部分が受ける力に影響を及ぼすことがある。また、水面または雪面に着地する哺乳動物の体のように、体全体に対する力を測定してもよい。これは、雪面に着地するスキージャンプ選手の評価と関係があると考えられる。一例として、金型部品を叩いて所定の位置に嵌め込む車両組立作業員のように、部品の位置合わせを容易にするために、作業員が表面を叩くときの手首／手に対する力を測定してもよい。これは、労働災害の評価と関係があると予想される。
【０００６】
地面反力は、従来、フォースプラットフォーム（force platform）や、アドバンスト・メカニカル・テクノロジー社（ＡＭＴＩ：Advanced Mechanical Technology Inc.）製フォースプレート等のフォースプレートによって測定されてきた。この測定は、地面反力（ＧＲＦｓ）、バランス、歩行および／または他の生体力学パラメータを定量化するのに用いられている。また、この測定は、医療およびスポーツ等の応用分野において有用である。しかし、現在のところ、この測定は、実験室条件に限られている。なぜなら、フォースプラットフォームは、一般に、実験室や厳しく管理された環境の外における生体力学パラメータの総合的な測定を考慮していないからである。フォースプレートのデータは、専門家によるトレッドミルに利用されるが、被験者の下で床が動いているため、基本的に走行力に応じて変化する。また、フォースプレートには、異なる地形、傾斜、反り等に対する力を測定する機能も備わっていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、先行技術の不利な点を改善することができ、および／またはＧＲＦデータの正確性および／または有効性および／または機能性および／または利用可能性を向上することができる。本発明は、現場での事実上あらゆる環境において反力データを測定する能力を提供することもできる。
【０００８】
本明細書中に先行技術として特許文献または他の事項が参照されているからといって、本明細書のあらゆる開示または特許請求の範囲の優先日の時点で、オーストラリアまたはその他の国において、上記文献または事項が公知であったこと、あるいはそれらに記載されている情報が共通の一般知識の一部であったことを認めるものではない。このような本明細書における先行技術に関する議論は、本発明者の知識および経験の観点から、本発明の背景を説明するために含まれる。
【０００９】
本明細書の記載および特許請求の範囲の全体にわたって、「comprise」または「include」という（「含む）を意味する）用語およびこれらの活用形である「comprises」、「includes」、「comprising」または「including」等を用いることにより、他の付加物、構成要素、整数または工程を除外しない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によると、
脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測、測定および／または推定する装置であって、
少なくとも１つの慣性センサを含み、慣性座標系に対する前記体または体の部分の加速度を測定し、前記加速度を示すデータを出力する加速度センサと、
前記データを記憶するように適合された記憶装置と、
前記データを処理して、前記データと相互に関連している反力を評価するように適合された処理装置とを含む装置が提供される。
【００１１】
本発明のさらなる態様によると、
脊椎哺乳動物の体または体の部分にかかる力を観測、測定および／または推定する方法であって、
少なくとも１つの慣性センサを用いて、慣性座標系に対する前記体または体の部分の加速度を測定し、前記加速度を示すデータを出力する工程と、
記憶装置に前記データを記憶する工程と、
処理装置により前記データを処理して、前記データと相互に関連している反力を評価する工程とを含む方法が提供される。
【００１２】
前記処理装置は、前記反力を評価するためのアルゴリズムを実行するように構成されていてもよい。前記アルゴリズムは、前記体または体の部分に関連する質量、スピードおよび／または速度を含む１つ以上の相関成分に基づいて、前記処理装置に前記反力を評価させるように適合されていてもよい。
【００１３】
前記処理装置は、前記加速度データと前記反力との非線形関係関数（non-linear relationship function）等の関係関数に応じて前記データを処理するように構成されていてもよい。前記関係関数は、実質的に対数でもよく、１つ以上の校正係数を含んでいてもよい。前記処理装置は、前記１つ以上の校正係数を等しくすることによって前記データを処理するように適合されていてもよい。
【００１４】
一形態において、前記処理装置は、下記式に従い、反力ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）との相関関係を示すように適合されていてもよい；
ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）＝ａ（ｍ）*［ｌｏｇ2（ａｃｃ＋ｂ）］＋ｃ（ｍ）
式中、ｍは哺乳動物被験者の質量であり、ａｃｃは前記加速度センサまたは前記慣性センサによって測定された加速度データであり、「ａ」は対数関数の傾きであり、「ｂ」は０ｇよりも低い加速度を補正する固定係数であり、「ｃ」は前記対数関数に関連するオフセットである。
【００１５】
一形態において、ａ（ｍ）＝４．６６*ｍ−７６．６０、および、ｃ（ｍ）＝２４．９８*ｍ−５６６．８３  が成り立つ。前記対数関数の前記傾きａは、前記被験者の体重の線形関数を含んでいてもよい。一形態において、前記係数ｂは、１に設定されていてもよい。一形態において、前記オフセットｃは、前記体重の線形関数を含んでいてもよい。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記処理装置によって得られた前記反力は、ＡＭＴＩ製フォースプレートで測定された地面反力と実質的に同等または等価であってもよい。
【００１７】
前記少なくとも１つの慣性センサは、加速度計を含んでいてもよい。前記加速度計は、１つ以上の直交する軸に沿って加速度を測定するように適合されていてもよい。
【００１８】
前記哺乳動物被験者の前記体には脚等の四肢が含まれていてもよい。一用途において、前記装置は、前記脚にかかる力に関連する加速度成分を観測するように適合されていてもよい。前記加速度センサは、それぞれ前記哺乳動物の前記脚に用いられていてもよい。
【００１９】
他の用途において、前記装置は、片腕または両腕等の他の四肢にかかる力（または複数の力）に関連する加速度成分を観測するように適合されていてもよく、または体全体にかかる力に関連する加速度成分を観測するように適合されていてもよい。その場合、前記加速度センサは、片腕もしくは両腕または体における、全体として体の加速度を観測するのに適した位置に用いられていてもよい。
【００２０】
各慣性センサは、アナログデータをデジタル領域に変換するアナログデジタル（ＡＤ）変換器を含んでいてもよく、またはアナログデジタル（ＡＤ）変換器に連結されていてもよい。前記ＡＤ変換器は、前記データが記憶される前に、前記加速度センサからのアナログ出力を前記データに変換するように構成されていてもよい。
【００２１】
本発明は、衝突時に哺乳動物の四肢または体の部分に作用する力（または複数の力）を観測するのに適した装置を含んでいてもよい。本発明は、さらに、前記装置からのデータを用いて、前記衝突時に前記四肢または体の部分に作用した前記力（または複数の力）を把握する方法を含んでいてもよい。前記装置は、人間被験者の片脚または両脚等の四肢に装着される複数のセンサと、例えば、歩く、走る、全力疾走する、片足で跳ぶ、着地する、および／または跳躍する等の活動中に、足が表面に当たったときに受ける地面反力および／または衝突力を観測および／または測定するためのハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントとを含んでいてもよい。前記装置は、より正確に地面反力または衝突力を測定するために、例えば、被験者の体重または質量等の変数、歩行パターンを含む運動パターンおよび／または表面の種類を処理するデジタル処理エンジンおよび１つ以上のアルゴリズムを含んでいてもよい。
【００２２】
本発明の装置は、さまざまな目的のために、屋内および／または屋外を含む多様な環境の中での反力の観測を容易にすることができる。例えば、障害の発生を防止する、もしくは最小限に抑えるために、および／または運動能力を向上させる最適および／または対称的な技術を採用する際の指針を与えるために、競技者が受ける地面反力を観測および／または測定する等の用途が挙げられるが、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る装置の一形態を示す。
【図２】図２は、傷害歴がない被験者の走行速度１５ｋｍ／ｈにおける典型的な脛骨加速度（tibial acceleration）を示す。
【図３】図３は、被験者ごとの体重と線形方程式の個々のゲインとの線形関数としてモデル化された係数「ａ」を示す。
【図４】図４は、被験者ごとの体重と線形方程式の個々のオフセットとの線形関数としてモデル化された係数「ｃ」を示す。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｆ）は、３人の被験者（アンドリュー、ブライス、サイモン）のピーク地面反力に対する加速度データの対数近似を示す。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｆ）は、フォースプレートと比較した場合の、３人の被験者（Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3）の地面反力の推定値についての自乗平均誤差の平方根（ＲＭＳＥ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上述のように、地面反力（ＧＲＦｓ）は、従来、フォースプラットフォームや、ＡＭＴＩ製フォースプレート等のまたはフォースプレートによって測定されてきた。また、上述のように、現在のところ、この測定は、実験室条件に限られている。なぜなら、フォースプラットフォームは、一般に、現場または実験室外における生体力学パラメータの総合的な測定を考慮していないからである。
【００２５】
本発明の装置および方法は、フォースプラットフォームまたはフォースプレートを用いずに地面反力（ＧＲＦｓ）を観測および／または把握するのに好適であり、それゆえに、現場で、または厳しく管理された環境の外で地面反力（ＧＲＦｓ）を観測および／または把握するのに好適である。
【００２６】
本発明の装置および方法は、任意の時点で人間被験者が受ける地面反力を観測および／または把握するのに好適であり、本明細書中において、この文脈で記載されている。しかしながら、本発明は、上記用途に限定されるものではない。
【００２７】
図１には、本発明に係る装置の一形態が示されている。図１に示された装置は、人間被験者１２の左脚および右脚のそれぞれの脛骨軸に沿って、または脛骨軸と一致して配置されたセンサ１０、１１を備える。各センサ１０、１１は、地面等の表面（図示せず）に衝突したときに被験者１２の両脚に作用する力（または複数の力）を把握するために、加速度計等の慣性センサおよび／または磁力計等の磁気センサを含んでいてもよい。両脚の正軸は、少なくとも垂直方向に脛骨加速度が測定されるように、上向きか、または下向きであればよい。例えば、歩く、走る、全力疾走する、片足で跳ぶ、着地する、および／または跳躍する等の活動中に、表面に衝突するたびに、通常、地面反力が生じる。
【００２８】
センサ１０、１１によって測定された加速度信号は、無線送信機１３、１４を介して遠隔受信機１５に送られてもよい。受信機１５は、デジタル処理エンジン１６に連結されている。デジタル処理エンジン１６は、データを処理するためのマイクロプロセッサ等のデジタル処理装置を含む。
【００２９】
デジタル処理エンジン１６は、例えば、フォースプラットフォームまたはフォースプレートによって測定することができる地面反力のような、地面反力との相関関係を評価するアルゴリズムを含んでいてもよい。デジタル処理エンジン１６は、センサ１０、１１から得られた加速度データと地面反力との間の実質的な非線形または対数的関係に基づいて、アルゴリズムを用いた計算を行ってもよい。
【００３０】
一形態において、分析用および／または通知用にデジタル形式でデータを記憶するために、デジタルメモリまたはデータ記憶手段１７、１８がセンサ１０、１１に連結されていてもよい。デジタルメモリ１７、１８は、例えば、フラッシュメモリ、メモリカードまたはメモリスティック等で構成されてデジタルデータを記憶してもよい。メモリ構造としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の遠隔処理装置または他のデジタル処理エンジンにデータをダウンロードし易くするために、取り外し可能であってもよい。
【００３１】
デジタルメモリ１７、１８は、センサ１０、１１からデータを受信することができる。各センサ１０、１１は、アナログデジタル（ＡＤ）変換器１９、２０を含んでいてもよく、またはアナログデジタル（ＡＤ）変換器１９、２０に連結されていてもよい。ＡＤ変換器１９、２０およびメモリ１７、１８は、例えば、センサ１０、１１と同じプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置されることにより、それぞれセンサ１０、１１に直接連結されていてもよい。あるいは、センサ１０、１１は、送信機１３、１４にアナログデータを出力してもよく、１つ以上のＡＤ変換器は、遠隔受信機１５および／またはデジタル処理エンジン１６に連結されていてもよい。１つ以上のＡＤ変換器は、上記デジタルメモリ等のデジタルメモリにデータが記憶される前に、アナログデータをデジタル領域に変換してもよい。いくつかの実施形態において、デジタル処理エンジン１６は、リアルタイムでデータを処理し、観測されている被験者１２にバイオフィードバックを与えてもよい。
【００３２】
本実施形態で用いられる加速度計の軸は、図１によるＸ軸である。例えば、被験者１２が走行中の場合、立脚期における負の最大ピーク後の最も大きい正のピーク加速度（図２参照）は、Ｘ軸に沿って測定することができる。これは、再現性が良好であるとともに、同様の作業を行う同じ被験者１２について、ＡＭＴＩ製フォースプレートで測定された比較可能なピーク地面反力との高い相関関係があるためである。
【００３３】
別の実施形態において、最大の力が働く点の脛骨と地面とがなす角度に基づき、垂直ベクトルおよび前方水平ベクトルを用いてＧＲＦを算出し、より正確な垂直ＧＲＦの推定値を求めてもよい。水平ベクトルによっても、被験者が加速しているのか、または減速しているのかを見抜くことができる。
【００３４】
被験者１２のスピード（６ｋｍ／ｈ〜２６ｋｍ／ｈ）および体重のばらつきを考慮すると、加速度データと反力との相関成分は本質的に非線形であることが示される。従って、下記式に従い、加速度データは、ピーク地面反力と相互に関連していることが示される；
ＧＲＦPeak（ａｃｃ，ｍ）＝ａ（ｍ）*［ｌｏｇ2（ａｃｃ＋ｂ）］＋ｃ（ｍ）
式中、「ａ」は対数関数の傾きであり、通常、被験者１２の体重ｍの線形関数である。「ｂ」は０ｇよりも低い加速度を補正する固定関数である（通常、１に設定される）。「ｃ」は対数関数に関連するオフセットであり、通常、被験者１２の体重ｍの線形関数である。さらに、ａ（ｍ）＝４．６６*ｍ−７６．６０、および、ｃ（ｍ）＝２４．９８*ｍ−５６６．８３  が成り立つ。
【００３５】
２つの係数ａ（ｍ）およびｃ（ｍ）は、被験者１２の体重ｍについての実質的な線形関数であると仮定することができ、それぞれ図３および図４に示されている。はじめに、被験者１２ごとに、ピーク地面反力とピーク加速度との線形関係が推定される。さらに、式ごとに（被験者当たり１つ）、各被験者の体重の関数としてゲインおよびオフセットがモデル化される。このようなモデル化を行うと、個々のゲインとオフセットとの実質的な線形近似がそれぞれの体重と相互に密接に関連付けられるため、地面反力を推定する際の誤差が減少することが判明した。
【００３６】
係数ｂには、負の対数関数を回避するための係数（factor）が含まれる。歩行速度（６ｋｍ／ｈ）の間はピーク加速度が小さい（＜１ｇ）と考えられるので、この数学的補正係数は、推定ＧＲＦが常に正であることを確実にするものであればよい。いくつかの実施形態において、無線通信を介したデータ送信による誤差を減らす、および／またはシステムの安定性を高めるために、数歩分の歩幅について加速度ピークを平均化してもよい。
【００３７】
上記方法は、ＡＭＴＩ製フォースプレートを用いることによって、その妥当性が確認された。図３に、自乗平均誤差の平方根（ＲＭＳＥ）を用いた妥当性確認試験における推定誤差を示す。３人の被験者のデータの誤差は、５．４％〜８．２８％の範囲に収まっており、３人の被験者の平均誤差は、全ての速度に対して、両脚ともに６．３３％であった。
【００３８】
上述のように、四肢、関節または体の部分に作用する力（または複数の力）を理解すれば、力の対称性／非対称性を算出することが可能になる。例えば、異なる技術または機器を用いるときに加えられた力のバランス、または一方の脚が地面に当たったときの他方の脚とのバランス／対称性を算出することができる。
【００３９】
被験者についての非対称性指数（ＡＳＩ）は、下記のように算出すればよい；
ＡＳＩ（％）＝１００*（Ｌ−Ｒ）／（（Ｌ＋Ｒ）／２）
式中、ＬおよびＲは、それぞれ被験者の左脚および右脚のＧＲＦ測定値（単位：ニュートン）である
被験者１および被験者２について算出されたＡＳＩの例を下記に示す；
被験者１：ＡＳＩ（％）＝１００*（２６１９−１９３０）／（（２６１９＋１９３０）／２）＝３０．３％、
被験者２：ＡＳＩ（％）＝１００*（２４９６−２２８９）／（（２４９６＋２２８９）／２）＝８．６％。
【００４０】
最後に、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記部品の構成および配置に様々な変更、修正および／または追加を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2015528316.tif 000010
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