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特許6973653リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法及びシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6973653
(24)【登録日】2021年11月8日
(45)【発行日】2021年12月1日
(54)【発明の名称】リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/11 20060101AFI20211118BHJP
A61B 5/22 20060101ALI20211118BHJP
A61B 5/313 20210101ALI20211118BHJP
A61H 1/02 20060101ALI20211118BHJP
【ＦＩ】
A61B5/11 200
A61B5/11 230
A61B5/22 200
A61B5/313
A61H1/02 G
【請求項の数】14
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2020-539008(P2020-539008)
(86)(22)【出願日】2019年1月16日
(65)【公表番号】特表2021-511126(P2021-511126A)
(43)【公表日】2021年5月6日
(86)【国際出願番号】JP2019001160
(87)【国際公開番号】WO2019150962
(87)【国際公開日】20190808
【審査請求日】2020年7月14日
(31)【優先権主張番号】10201800954Q
(32)【優先日】2018年2月2日
(33)【優先権主張国】SG
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】小阪 勇気
(72)【発明者】
【氏名】高橋 祐介
(72)【発明者】
【氏名】チョイ チャールズ
【審査官】
北島 拓馬
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１８／００００４２６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１７／１７９０９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１７−１４０１９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−１３４７０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ５／０５ − ５／０５３８
Ａ６１Ｂ ５／０６ − ５／２２
Ａ６１Ｂ ５／２４ − ５／３９８
Ａ６１Ｈ １／００ − ５／００
Ａ６１Ｈ ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法であって、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信し、前記第１及び前記第２のモーション信号は前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づき、前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化し、各セグメント化信号は均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間の同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成することで前記セグメント化信号を自動的に修正し、それにより前記第１及び第２のモーション信号は一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出する、ステップを含む、信号処理方法。
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信し、前記第１及び前記第２のモーション信号は前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づき、前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化し、各セグメント化信号は均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間の同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成することで前記セグメント化信号を自動的に修正し、それにより前記第１及び第２のモーション信号は一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出する、ステップを含む、信号処理方法。
【請求項2】
前記セグメント化信号を自動的に修正することは、
前記第１及び第２のモーション信号間のセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、セグメント化信号のそれぞれの組み合わせは、同様の勾配を有するセグメント化信号を含み、
同様の勾配を有するセグメント化信号の前記１つ又は複数の組み合わせを特定するステップから顕著である顕著なセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、
前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれの前記顕著なセグメント化信号を矯正し、前記マッチング信号を形成する、ステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記第１及び第２のモーション信号間のセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、セグメント化信号のそれぞれの組み合わせは、同様の勾配を有するセグメント化信号を含み、
同様の勾配を有するセグメント化信号の前記１つ又は複数の組み合わせを特定するステップから顕著である顕著なセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、
前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれの前記顕著なセグメント化信号を矯正し、前記マッチング信号を形成する、ステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
顕著なセグメント化信号の前記組み合わせを矯正することは、
第１の顕著なセグメント化信号を前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージしてマージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記算出された勾配と、前記対応するセグメント化信号の勾配を比較し、第１の勾配差を決定し、
前記第１の勾配差が所定の閾値内の場合は、前記対応するセグメント化信号の対応として前記マージ信号を保持する、ステップを含む、請求項２に記載の方法。
第１の顕著なセグメント化信号を前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージしてマージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記算出された勾配と、前記対応するセグメント化信号の勾配を比較し、第１の勾配差を決定し、
前記第１の勾配差が所定の閾値内の場合は、前記対応するセグメント化信号の対応として前記マージ信号を保持する、ステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の勾配差が前記所定の閾値を超える場合、前記対応するセグメント化信号と前記第１の顕著なセグメント化信号の勾配を比較し、第２の勾配差を決定し、
前記対応するセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記勾配を比較し、第３の勾配差を決定し、
前記第２の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第３の勾配差が前記所定の閾値を超える場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
第２の勾配差が前記所定の閾値を超え、前記第３の勾配差の値が所定の閾値内にある場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第２の勾配差が前記第３の勾配差より小さい場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にある場合、前記第１の顕著なセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、
ステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
前記対応するセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記勾配を比較し、第３の勾配差を決定し、
前記第２の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第３の勾配差が前記所定の閾値を超える場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
第２の勾配差が前記所定の閾値を超え、前記第３の勾配差の値が所定の閾値内にある場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第２の勾配差が前記第３の勾配差より小さい場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にある場合、前記第１の顕著なセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、
ステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記第２及び第３の勾配差が所定の閾値を超える場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号と前記対応するセグメント化信号を除去するステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記セグメント化信号の勾配に基づいて、グループ識別子を前記セグメント化信号に割り当てるステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項7】
顕著なセグメント化信号の前記組み合わせを矯正することは、
第１の顕著なセグメント化信号を、前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージしてマージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、前記対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記勾配に基づいて、グループ識別子を前記マージ信号に割り当てて、
前記マージ信号の前記グループ識別子と前記セグメント化信号の前記グループ識別子を比較し、
前記グループ識別子が同一である場合、前記マージ信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、ステップを含む、請求項６に記載の方法。
第１の顕著なセグメント化信号を、前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージしてマージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、前記対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記勾配に基づいて、グループ識別子を前記マージ信号に割り当てて、
前記マージ信号の前記グループ識別子と前記セグメント化信号の前記グループ識別子を比較し、
前記グループ識別子が同一である場合、前記マージ信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、ステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記グループ識別子が異なる場合、前記対応するセグメント化信号の前記グループ識別子と前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子を比較し、
前記対応するセグメント化信号の前記グループ識別子と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子を比較するステップと、
前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、及び前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合及び前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号をし、
前記対応するセグメント化信号、前記第１の顕著なセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、
ステップを含む、請求項７に記載の方法。
前記対応するセグメント化信号の前記グループ識別子と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子を比較するステップと、
前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、及び前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合及び前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号をし、
前記対応するセグメント化信号、前記第１の顕著なセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、
ステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記対応するセグメント化信号及び前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号並びに前記対応するセグメント化信号を除去するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１及び第２のモーション信号にそれぞれ関連付けられた第１及び第２の筋電図（ＥＭＧ）を受信し、前記第１及び前記第２のＥＭＧが筋肉により生成された電位の記録を含み、それぞれのモーション信号と同時に記録され、
前記抽出された対応する時間間隔に応じた前記第１及び第２のＥＭＧを比較して筋力の変化を決定する、ステップを更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
前記抽出された対応する時間間隔に応じた前記第１及び第２のＥＭＧを比較して筋力の変化を決定する、ステップを更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記第１及び第２のＥＭＧを比較することは、
前記抽出された対応する時間間隔に基づいて前記第１及び前記第２のＥＭＧをセグメント化し、
前記第１及び第２のＥＭＧ間の前記セグメント化されたＥＭＧの振幅差を決定する
ステップを含む、請求項１０に記載の方法。
前記抽出された対応する時間間隔に基づいて前記第１及び前記第２のＥＭＧをセグメント化し、
前記第１及び第２のＥＭＧ間の前記セグメント化されたＥＭＧの振幅差を決定する
ステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記モーション信号は、時間にわたる上肢又は下肢の屈曲又は屈伸角度を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記第１及び第２のモーション信号間の同様の勾配を有するセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定することは、動的時間伸縮（ＤＴＷ）法を用いて前記第１及び第２のモーション信号の前記セグメント化信号間の類似性を測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項14】
リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理システムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードが記憶された少なくとも１つのメモリモジュールと、を備え、
前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記システムに、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信させ、前記第１及び前記第２のモーション信号が前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づいて前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化させ、各セグメント化信号が均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成させことで前記セグメント化信号を自動的に修正させ、それにより、前記第１及び第２のモーション信号が一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出させるように構成された、システム。
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードが記憶された少なくとも１つのメモリモジュールと、を備え、
前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記システムに、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信させ、前記第１及び前記第２のモーション信号が前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づいて前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化させ、各セグメント化信号が均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成させことで前記セグメント化信号を自動的に修正させ、それにより、前記第１及び第２のモーション信号が一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出させるように構成された、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、限定されるものではないが、概して、リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
身体的リハビリテーションは通常、エクササイズによる個人の治療を伴う。個人に取り付けられたセンサを用いてエクササイズ中に様々なデータを収集し、異なるリハビリテーションセッションで収集されたデータは期間に渡って個人の進行状況を測定するために分析される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
例えば、身体部分の動きは、角度センサなどのモーションセンサにより検出することができる。モーションセンサからの信号は、身体部分の動きに関連する進行状況を評価するのに使用することができる。しかし、これらの信号は、特定の筋肉の回復を評価するのに使用することができない。
【0004】
筋肉の回復を評価するには、エクササイズ中に筋電図検査を実行することができる。特に、筋電図検査で得られた筋細胞により生成された電気信号（筋電図（ＥＭＧ）と呼ばれる）はモーションセンサからの信号と組み合わせて分析することができる。異なるリハビリテーションセッションで得られたＥＭＧを比較し、筋力の変化を評定することができる。
【0005】
リハビリテーションエクササイズ中に収集された信号は通常、目視検査により手動で処理される。信号の手動処理は面倒で時間がかかることがある。信号を処理するのに、以前のデータ又はテンプレートの参照も必要とされるので、以前のデータ又はテンプレートが全く利用できない場合は、処理の遅延が生じる。更に、手動処理の結果は、ノイズ信号により正確でない場合がある。
【0006】
したがって、上記問題の少なくとも１つに対処するリハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法及びシステムを提供する、又は有用な代替案を提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第１の態様によれば、リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法であって、身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信し、前記モーション信号は前記動きの時間性データを含み、前記モーション信号の勾配に基づき、前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化し、各セグメント化信号は均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成することで前記セグメント化信号を自動的に修正し、それにより前記第１及び第２のモーション信号は一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出する、ステップを含む方法が提供される。
【0008】
本発明の第２の態様によれば、リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理システムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードが記憶された少なくとも１つのメモリモジュールと、を備え、
前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記システムに、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信させ、前記モーション信号が前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づいて前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化させ、各セグメント化信号が均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成させることで前記セグメント化信号を自動的に修正させ、それにより、前記第１及び第２のモーション信号が一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出させるように構成された、システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の実施形態は例としてのみ提供され、以下に記載の説明及び図面から、より理解され、当業者に容易に明らかになるであろう。
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して本発明の実施形態を単なる例として説明する。図面の同様の参照番号及び文字は、同様の要素又は同等物を指す。
【0012】
以下の説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータについての動作のアルゴリズム及び機能的又は記号的表現の観点から、明示的又は暗示的に提示されている。これらのアルゴリズムの記述及び機能的又は記号的表現は、仕事の内容を他の当業者に最も効率的に伝達するために、データ処理技術分野の当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、本明細書では、かつ一般的に、所望の結果に至る自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。ステップは、保存、転送、結合、比較、及びその他の操作が可能な、電気、磁気又は光信号などの物理量の物理的操作を必要とするものである。
【0013】
特に明記されない限り、また以下の記載から明らかなように、本明細書を通して、「受信」、「セグメント化」、「修正」、「抽出」、「特定」、「矯正」、「マージ」、「算出」、「比較」、「保持」、「除去」、「決定」、「測定」等の用語を利用する記載は、コンピュータシステム内の物理量として表されるデータを、コンピュータシステム又は他の情報記憶装置、伝送又は表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに操作及び変換する、コンピュータシステム又は同様の電子デバイスの動作及び処理を指すものであることが理解されるであろう。
【0014】
本明細書はまた、方法の動作を実行するための装置を開示する。そのような装置は必要な目的のために特別に構成されてもよいし、コンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成されるコンピュータ又は他のデバイスを含んでもよい。本明細書で提示されるアルゴリズム及びディスプレイは、いかなる特定のコンピュータ又は他の装置にも本質的に関連付けられるものではない。本明細書の教示に従ったプログラムと共に様々な機械を使用することができる。あるいは、必要な方法の工程を実行するための、より特化された装置の構成が適当である場合もある。コンピュータの構造は、以下の説明から明らかになるであろう。
【0015】
さらに、本明細書はまた、コンピュータプログラムも暗黙的に開示し、その点において、ここに記載される方法の個々の工程がコンピュータコードによって実施されてもよいことは当業者には明らかであるだろう。コンピュータプログラムは特定のプログラミング言語及びその実装に限定されるものではない。本明細書に含まれる開示の教示を実施するために、多様なプログラミング言語及びそのコーディングを使用できることが理解されるだろう。さらに、コンピュータプログラムは特定の制御フローに限定されるものではない。コンピュータプログラムの他の多くの変形例が存在し、それは本発明の意図又は範囲から逸脱することなく異なる制御フローを使用することができる。
【0016】
さらに、コンピュータプログラムの工程の１つ以上は、順次的ではなく、並列的に実行されてもよい。そのようなコンピュータプログラムは任意のコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。コンピュータ可読媒体は、磁気ディスク又は光ディスク、メモリチップ、又はコンピュータとのインターフェースに適した他の記憶装置などの記憶装置を含むことができる。コンピュータ可読媒体はまた、インターネットシステムに代表されるような有線の媒体、又はＧＳＭ移動電話システムに代表されるようなワイヤレスの媒体を含んでもよい。コンピュータプログラムは、そのようなコンピュータにロードされて実行されると、好ましい方法の工程を実施する装置を効果的にもたらす。
【0017】
図１は例示の実施形態に係るリハビリテーションエクササイズ信号の信号処理システム１０２を説明する概略図を示す。図１に示すように、システム１０２はプロセッサ１０４及びメモリモジュール１０６を含む。システム１０２はモーションセンサ１０８及び筋電図検査部１１０と通信可能に連結されている。
【0018】
モーションセンサ１０８は、身体部分の動きを検出するように構成される。モーション信号は動きの検出に基づいて生成される。例えば、モーションセンサ１０８は、リハビリテーションエクササイズ中の上肢又は下肢の屈曲又は屈伸角度を検出し、モーション信号は、経時的な角度の変化を含む。
【0019】
筋電図検査部１１０は筋肉の表面に取り付けたり、個人の筋肉の中に挿入したりすることが可能な電極を含む。電極は、身体部分の動きから筋肉により生成された電位を検出するように構成される。筋電図検査部１１０からの出力は、筋活動を追跡するのに使用され得る筋電図（ＥＭＧ）である。例えば、ＥＭＧは筋肉から得られ、筋力などの筋肉の回復を評価することができる。ＥＭＧを同時に異なる筋肉から得て、特定の身体部分の回復を評価することができることに留意されたい。
【0020】
モーション信号及びＥＭＧはリハビリテーションエクササイズ中に同時に記録することができる。モーション信号及びＥＭＧの両方の分析により、理学療法士が原始的な運動、例えば、脚の上げ下げに関連付けられた筋活動を追跡することが可能になる。こうした評価は、モーション信号又はＥＭＧにのみ基づいた評価と比べて、筋肉の回復のより詳細な評定を提供する。以下に、リハビリテーションエクササイズから得られたモーション信号及びＥＭＧの例を、図２Ａ及び図２Ｂに関してより詳細に説明する。
【0021】
実施形態では、モーション信号及びＥＭＧはそれぞれ、モーションセンサ１０８及び筋電図検査部１１０によってシステム１０２に送られる。筋肉回復を評価するために、モーション及びＥＭＧの少なくとも２つのセットが、信号処理のためにシステム１０２に送られる。これらのセットの信号は通常は、時間差で（例えば、一週間又は一ヶ月差で）記録され、同一のリハビリテーションエクササイズ（例えば、肢の屈曲エクササイズ）に関連付けられている。
【0022】
第１のセットの信号は、第１のリハビリテーションセッションに関連付けられ、第１のモーション信号及び第１のＥＭＧを含む。第２のセットの信号は、第２のリハビリテーションセッションに関連付けられ、第２のモーション信号及び第２のＥＭＧを含む。第１のリハビリテーションセッションは第２のリハビリテーションセッション前に実行される。
【0023】
まずモーション信号は、第１及び第２のリハビリテーションセッションにおける原始的な運動の時間間隔を抽出するように処理される。当初、モーション信号は、モーション信号の勾配に基づいて複数のセグメント化信号にセグメント化され、セグメント化信号のそれぞれは均一な勾配を有する。例えば、モーション信号は複数の部分に分割され、各部分の勾配が算出される。同様の勾配を有する隣接する部分はセグメント化信号を形成する。このようにモーション信号をセグメント化するプロセスは有利にも、入力モーション信号のみを用いてセグメント化信号を特定することができ、統計モデルのような、いかなる追加の以前のデータも必要としない。以下、モーション信号をセグメント化するステップを、図３Ａ及び図３Ｂに関連して更に詳細に説明する。
【0024】
たいてい、モーション信号は、望ましくない干渉ノイズを含む。モーション信号の干渉ノイズにより、モーション信号の比較において、また、後続する段階では、ＥＭＧの比較において、相違が生じる場合がある。具体的には、干渉ノイズにより、第１及び第２のモーション信号の比較は、信号の一部の部分において、１対多対応になる。換言すると、モーション信号のいくつかの点は対応するモーション信号において２つ以上のマッチング点を有する。結果として、原始的動作の時間間隔を、正確に判定することができず、回復の評価が不正確となる。したがって、より良い結果を与えるためにモーション信号の処理中に、モーション信号のノイズを除去する必要がある。ノイズを除去するには、モーション信号を手動で処理してもよい。しかし、手動の信号処理は時間がかかる。
【0025】
そこで、セグメント化信号を、システム１０２により自動的に修正し、第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配及び同様の時点を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成する。本発明の実施形態では、セグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせが、第１及び第２のモーション信号間で特定される。特定されたセグメント化信号のそれぞれの組み合わせは、第１及び第２のモーション信号のそれぞれからの１つ又は多くのセグメント化信号を含み、それぞれの組み合わせ内のセグメント化信号は勾配及び時点の観点で同様である。換言すると、それぞれの組み合わせにおけるセグメント化信号は、数度だけの脚の上げ下げのような個人により行われた同様の運動を表すが、異なる２つのセッション、つまり、第１及び第２のリハビリテーションセッションでそれぞれ記録される。
【0026】
第１及び第２のモーション信号のそれぞれのセグメント化信号を同様の勾配及び同様の時点とマッチングする組み合わせを特定するステップは動的時間伸縮（ＤＴＷ）法を用いて実行することができる。ＤＴＷは、最適なマッチングを見つけるための、２つの所与のシーケンス間の類似性を測定するプロセスである。ＤＴＷにおいて、モーション信号は、非線形にワープされ、第１及び第２の信号は互いに最適にマッチングするように時間次元で変換される。結果として、第１及び第２のモーション信号におけるセグメント化信号を特定し、セグメント化信号の複数の組み合わせを形成することができる。以下、ＤＴＷ法を図４に関連して更に詳細に説明する。
【0027】
セグメント化信号の３種類の組み合わせが存在する。すなわち、１）第１及び第２のモーション信号のそれぞれからの１つのセグメント化信号を含む１対１対応、２）第１のモーション信号からの１つのセグメント化信号と第２のモーション信号からの複数のセグメント化信号を含む１対多の対応、３）第１のモーション信号からの複数のセグメント化信号と第２のモーション信号からの１つのセグメント化信号を含む多対１の対応である。セグメント化信号の第２の及び第３の種類の組み合わせ、つまり、１対多及び多対１の対応が、対応するモーション信号内にマッチングするセグメント化信号を有しない顕著なセグメント化信号として特定される。
【0028】
これらの顕著なセグメント化信号の組み合わせは、第１及び第２のモーション信号間に１対多又は多対１の対応を生じさせる干渉ノイズセグメント化信号を含んでもよい。干渉ノイズセグメント化信号は、同様の時点で対応するモーション信号の対応を有する同様の勾配を有しないセグメント化信号である。
【0029】
ＤＴＷが、組み合わせ内のノイズセグメント化信号の発生の主な原因である可能性がある。同様の勾配及び同様の時点を有する第１及び第２のモーション信号のそれぞれにおけるマッチングするセグメント化信号の組み合わせがＤＴＷプロセスで生成されるので、同様の勾配を持たないが、対応するセグメント化信号を有する同様の時点を有するいくつかのセグメント化信号が同一の組み合わせで生成される場合がある。
【0030】
１対多又は多対１の対応の例では、組み合わせは、第１のモーション信号からの１つの顕著なセグメント化信号Ａ１と、第２のモーション信号からの２つの顕著なセグメント化信号Ｂ１及びＢ２とを含み得る。Ａ１、Ｂ１及びＢ２が同様の時点で記録されるが、Ｂ２はＡ１及びＢ１とは異なる勾配を有する場合がある。本例では、Ｂ２は干渉ノイズとして特定されるセグメント化信号とすることができる。
【0031】
顕著なセグメント化信号の組み合わせを矯正し、第１及び第２のモーション信号間のマッチング信号の組み合わせを生成し、それにより、干渉ノイズを取り除く。
【0032】
それぞれの方法において２種類の矯正ステップが存在する。すなわち、１）所定の閾値ベース、２）グループ化ＩＤベースである。
【0033】
所定の閾値に基づく矯正ステップは、顕著なセグメント化信号の勾配に応じて３つの方法のうち１つで実行することができる。第１の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおける同じモーション信号（つまり、第１又は第２のモーション信号）に属する顕著なセグメント化信号はマージされて、マージ信号を形成することができる。第２の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせのセグメント化信号の一部を、モーション信号から除去することができる。第３の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおけるすべてのセグメント化信号をモーション信号から除去することができる。
【0034】
実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおいて同一のモーション信号（第１又は第２の信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号は、マージされた信号が対応するモーション信号の対応するセグメント化信号と同様の勾配を有する場合に、マージされ得る。例えば、Ａ１及びＢ１としてそれぞれ特定される、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおいて同一のモーション信号（第１のモーション信号）に属する２つのセグメント化信号が存在し、Ａ２は第２のモーション信号における対応するセグメント化信号である。セグメント化信号Ａ１及びＢ１は、マージされた信号がＡ２と同様の勾配を有する場合、マージされ得る。例えば、マージ信号の勾配を算出する。算出された勾配は対応するセグメント化信号Ａ２の勾配と比較される。
【0035】
勾配差が所定の閾値内（例えば、０．５度／秒）である場合、マージ信号は対応するセグメント化信号Ａ２のマッチング信号として保持される。一方、勾配差が所定の閾値を超える場合、Ａ１及びＢ１はマージされない。この例は、以下に、図６Ａ〜図６Ｃに関して更に詳細に説明する。
【0036】
別の実施形態において、Ｂ１とＡ２との勾配差が所定の閾値を超えるが、Ａ１及びＡ２の勾配差が所定の閾値内にある場合、Ｂ１は除去され、Ａ１及びＡ２はマッチング信号として保持される。Ａ１とＡ２との勾配差が所定の閾値を超えるが、Ｂ１及びＡ２の勾配差が所定の閾値内にある場合は、Ａ１は除去され、Ｂ１及びＡ２はマッチング信号として保持される。Ａ１又はＢ１とＡ２との勾配差が同一の場合も、セグメント化信号Ａ１及びＢ１は対応するセグメント化信号の対応として保持される。この例は、図６Ｄ及び図６Ｅに関して更に詳細に説明する。
【0037】
Ａ１及びＡ２の勾配間の差が所定の閾値を超え、かつＢ１及びＡ２の勾配間の差が所定の閾値を超える場合、Ａ１，Ｂ１及びＡ２は除去される。本例についての詳細は、以下に、図７に関して説明する。
【0038】
したがって、顕著なセグメント化信号のそれぞれの組み合わせは、同一の信号（第１又は第２のモーション信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号をマージすることにより、又は同一の信号（第１又は第２のモーション信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号のいくつかを除去することにより、又は顕著なセグメント化信号の組み合わせの顕著なセグメント化信号のすべてを除去することにより、矯正される。こうして、干渉ノイズは有利にも除去される。
【0039】
グラウンド識別子（グループＩＤ）に基づく矯正ステップは、顕著なセグメント化信号の勾配に応じて、３つの方法のうち１つ方法で実行することができる。第１の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせ内の同一のモーション信号（つまり、第１又は第２のモーション信号）に属する顕著なセグメント化信号をマージし、マージ信号を形成することができる。第２の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおけるセグメント化信号の一部をモーション信号から除去することができる。第３の実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせにおけるセグメント化信号のすべてをモーション信号から除去することができる。
【0040】
当初、グルーピング方法はセグメント化信号の勾配に基づいてセグメント化信号のすべてに適用される。同一のグループに属する複数のセグメント化信号は同様の勾配を有する。算出されたグループＩＤは各セグメント化信号に割り当てられる。同様の勾配を有するセグメント化信号は同一のグループＩＤを割り当てられる。この例は、以下に、図８に関して更に詳細に説明する。
【0041】
実施形態では、顕著なセグメント化信号の組み合わせ内の同一のモーション信号（第１又は第２の信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号は、マージ済信号のグループＩＤが対応するモーション信号内の対応するセグメント化信号のグループＩＤと同一である場合、マージされ得る。ここでは、マージ信号の勾配が算出される。マージ済信号のグループＩＤは算出された勾配に基づいて割り当てられる。例えば、それぞれＡ１及びＢ１と特定される、顕著なセグメント化信号の組み合わせ内の同一のモーション信号（第１のモーション信号）に属する２つのセグメント化信号が存在し、Ａ２は第２のモーション信号内の対応するセグメント化信号である。セグメント化信号Ａ１及びＢ１は、マージ済信号がＡ２と同一のグループＩＤを有する場合、マージされ得る。
【0042】
マージ済信号のグループＩＤが対応するモーション信号Ａ２内の対応するセグメント化信号のグループＩＤと同一の場合は、マージ信号は対応するセグメント化信号Ａ２のマッチング信号として保持される。一方、そのグループＩＤが対応するモーション信号Ａ２内の対応するセグメント化信号のグループＩＤを有するグループＩＤと同一でない場合は、Ａ１及びＢ１がマージされない。
【0043】
別の実施形態において、Ｂ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一ではないが、Ａ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一の場合、Ｂ１が除去され、Ａ１及びＡ２はマッチング信号として保持される。Ａ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一ではないが、Ｂ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一の場合は、Ａ１は除去され、Ｂ１及びＡ２はマッチング信号として保持される。
【0044】
Ａ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一ではなく、Ｂ１のグループＩＤがＡ２のグループＩＤと同一ではない場合、Ａ１，Ｂ１及びＡ２は除去される。
【0045】
したがって、顕著なセグメント化信号のそれぞれの組み合わせは、同一の信号（第１又は第２のモーション信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号をマージすることにより、又は同一の信号（第１又は第２のモーション信号）に属する複数の顕著なセグメント化信号のいくつかを除去することにより、又は顕著なセグメント化信号の組み合わせ内の顕著なセグメント化信号のすべてを除去することにより、矯正される。こうして、干渉ノイズは有利にも除去される。
【0046】
グループＩＤに基づく矯正ステップのプロセスは有利にも、所定の閾値などの所定のパラメータを用いずに、矯正ステップを実行することができる。
【0047】
次に、第１及び第２のモーション信号間の各マッチング信号の対応する時間間隔が抽出される。これらの時間間隔は第１及び第２のリハビリテーションセッションにおいてモーションが行われた時間を表す。時間間隔に関する情報は、筋電図検査部１１０から受信した第１及び第２のＥＭＧに転送され、期間内に発生する筋肉活動を追跡する。実施形態では、ＥＭＧは抽出された対応する時間間隔に基づいてセグメント化される。対応する時間間隔におけるセグメント化されたＥＭＧの振幅は筋肉の強度の変化を決定するために比較される。
【0048】
モーションセンサ１０８及び筋電図検査部１１０はケーブル又はワイヤレス伝送を通してシステム１０２と通信するように構成され得ることが理解されるであろう。通信はモーションセンサ１０８及び筋電図検査部１１０の両方とシステム１０２との直接伝送を伴ってもよい。通信はインターネットにより伝送されてもよい。後者の場合、個人は、自宅でリハビリテーションエクササイズを行うことができ、収集されたデータはインターネットを経由して病院で働く理学療法士に伝送される。
【0049】
図２Ａ及び図２Ｂは例示の実施形態に係る２つのリハビリテーションセッションで得られたモーション信号及びＥＭＧを示す。図２Ａは第１のリハビリテーションセッションで生成された結果２００ａを示し、図２Ｂは第２のリハビリテーションセッションで生成された結果２００ｂを示す。結果は、期間を隔てて記録され、例えば、第１のリハビリテーションセッションは第２のリハビリテーションセッションの１月前に行われる。
【0050】
図２Ａ及び図２Ｂは第１のＥＭＧ２０２ａ，２０２ｂ及び第２のＥＭＧ２０４ａ，２０４ｂを示す。これらのＥＭＧ２０２，２０４は４つの筋肉に取り付けられた筋電図検査部１１０によって取得される。図面はモーションセンサ１０８によって取得されたモーション信号２０６ａ，２０６ｂも示す。例えば、レッグエクステンションを伴うリハビリテーションセッションでは、ＥＭＧ２０２，２０４は、大腿直筋、大腿二頭筋、内側広筋および半腱様筋など大腿領域のまわりの筋肉から取得することができる。モーション信号２０６は個人が座っているときの膝の屈曲角とすることができる。ＥＭＧ２０２，２０４及びモーション信号２０６はシステム１０２で処理され、２つのリハビリテーションセッションの間における筋肉の回復を評価する。
【0051】
図３Ａ及び図３Ｂは例示の実施形態に係るモーション信号３００セグメント化を示す。ここでは、モーション信号３００は、複数の球３０２で表されるより小さい複数の部分に分割される。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、これらの小さい部分のそれぞれの勾配は、対象部分の前後の時点のいくつかの小さい部分、例えば、対象部分の前後の時点の２つ又は３つの部分に対して算出される。より小さい部分の勾配は図３Ａに矢印３０４で示される。より小さい部分の勾配３０４を算出すると、同様の勾配を有する隣接部分は、図３Ｂに矢印３０８で示す均一な勾配を有するクラスタ又はセグメント化信号３０６を形成する。結果としてモーション信号３００は、４つのセグメント化信号、つまり、第１のセグメント化信号３１０、第２のセグメント化信号３１２、第３のセグメント化信号３１４及び第４のセグメント化信号３１６にセグメント化される。
【0052】
図４は例示の実施形態に係る第１のモーション信号４００ａ及び第２のモーション信号４００ｂへの動的時間伸縮（ＤＴＷ）プロセスの適用を示す。２つのモーション信号４００ａ、４００ｂ間の最適なマッチングを見つけるためにモーション信号４００ａ，４００ｂの類似性が測定される。同様の勾配を有するセグメント化信号の複数の組み合わせは、ＤＴＷプロセス中に特定される。セグメント化信号のこのような組み合わせの例は、参照番号４０２で示される。図４に示すように、１対多の対応のモーション信号４００ａ，４００ｂのいくつかの部分が存在する。１対多の対応の例がボックス４０４に示される。
【0053】
図５Ａは図４のボックス４０４の拡大図を示す。図５Ｂは図５Ａに示すモーション信号４００ａ，４００ｂのセグメント化を示す。図５Ｂでは、モーション信号４００ａ，４００ｂ間のセグメント化信号の３つの組み合わせ、つまり、セグメント化信号５０２からなる第１の組み合わせ、セグメント化信号５０４からなる第２の組み合わせ及びセグメント化信号５０６からなる第３の組み合わせが存在する。セグメント化信号からなる第２の組み合わせは第２のリハビリテーションセッションで得られた第２のモーション信号４００ｂにおける２つの顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙと、第１のリハビリテーションセッションで得られた、第１のモーション信号４００ａにおける１つの顕著なセグメント化信号Ｚと、を含む。
【0054】
図６Ａ〜図６Ｅは例示の実施形態に係る顕著なセグメント化信号の矯正を説明する図を示す。図６Ａは、第１のモーション信号６００ａ及び第２のモーション信号６００ｂを説明する図を示す。第１及び第２のモーション信号６００ａ，６００ｂ間のセグメント化信号の３つの組み合わせ、つまり、セグメント化信号６０２からなる第１の組み合わせ、セグメント化信号６０４からなる第２の組み合わせ及びセグメント化信号６０６からなる第３の組み合わせが存在する。セグメント化信号からなる第２の組み合わせは、第１のモーション信号６００ａにおける２つの顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙと、第２のモーション信号６００ｂにおける１つの顕著なセグメント化信号Ｚを含む。
【0055】
図６Ｂは、図６Ａに示すセグメント化信号６０４からなる第２の組み合わせにおける顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙ，Ｚを説明する図を示す。顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙは顕著なセグメント化信号Ｚと異なる勾配を有する。
【0056】
図６Ｃは図６Ａの顕著なセグメント化信号Ｘ及びＹのマージを説明する図を示す。図６Ｃに示すように、顕著なセグメント化信号Ｘ及びＹはマージされ、マージ信号６０８を形成し、マージ信号６０８の勾配６１０が算出される。算出された勾配６１０は顕著なセグメント化信号Ｚの勾配と比較され、第１の勾配差を決定する。第１の勾配差が所定の閾値内にある場合、マージ信号６０８は対応する顕著なセグメント化信号Ｚのマッチング信号として保持される。
【0057】
図６Ｄは、図６Ａに示す第１のモーション信号６００ａからの顕著なセグメント化信号Ｙの除去を説明する図を示す。本実施形態では、第１の勾配差がこの所定の閾値を超える。顕著なセグメント化信号Ｘの勾配は顕著なセグメント化信号Ｚの勾配と比較され、第２の勾配差を決定する。第２の勾配差が所定の閾値内にある場合、顕著なセグメント化信号Ｙは第１のモーション信号６００ａから除去され、信号の更なる分析では考慮されない。顕著なセグメント化信号Ｘは対応する顕著なセグメント化信号Ｚの対応として保持される。
【0058】
図６Ｅは図６Ａに示す第１のモーション信号６００ａからの顕著なセグメント化信号Ｘの除去を説明する図を示す。本実施形態では、第１の勾配差がこの所定の閾値を超えている。顕著なセグメント化信号Ｙの勾配は顕著なセグメント化信号Ｚの勾配と比較され、第２の勾配差を決定する。第２の勾配差が所定の閾値内にある場合、顕著なセグメント化信号Ｘは第１のモーション信号６００ａから除去され、信号の更なる分析では考慮されない。顕著なセグメント化信号Ｙは対応する顕著なセグメント化信号Ｚの対応として保持される。顕著なセグメント化信号ＸとＺとの勾配差及び顕著なセグメント化信号ＹとＺとの勾配差はいずれも所定の閾値内にある場合、顕著なセグメント化信号（Ｘ及びＹ）はともに保持されることを理解されたい。
【0059】
図７は、更なる例示の実施形態に係る第１及び第２のモーション信号間のセグメント化信号の組み合わせを説明する図を示す。具体的には、図７は第１のモーション信号７００ａ及び第２のモーション信号７００ｂを示す。第１及び第２のモーション信号７００ａ，７００ｂ間のセグメント化信号の３つの組み合わせ、つまり、セグメント化信号７０２からなる第１の組み合わせ、セグメント化信号７０４からなる第２の組み合わせ及びセグメント化信号７０６からなる第３の組み合わせが存在する。セグメント化信号からなる第２の組み合わせは、第１のモーション信号７００ａにおける２つの顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙと、第２のモーション信号７００ｂにおける１つの顕著なセグメント化信号Ｚを含む。
【0060】
本実施形態では、顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙはマージされ、マージ信号の勾配は、顕著なセグメント化信号Ｚの勾配と比較され、第１の勾配差を決定する。第１の勾配差が所定の閾値を超える場合、顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙの勾配は個別に顕著なセグメント化信号Ｚの勾配と比較され、第２の勾配差を決定する。第２の勾配差が所定の閾値を超える場合、すべての顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙ，Ｚが第１及び第２のモーション信号７０２ａ，７０２ｂから除去される。
【0061】
図８は、別の例示の実施形態に係る第１のモーション信号８００ａと第２のモーション信号８００ｂとの間のセグメント化信号の組み合わせを説明する図を示す。第１及び第２のモーション信号８００ａ，８００ｂ内のセグメント化信号のそれぞれはセグメント化信号の勾配に基づいてグループ識別子（グループＩＤ）を割り当てられる。例えば、第１のモーション信号８００ａ内の４つのセグメント化信号はそれぞれ、グループＩＤ１，グループＩＤ２，グループＩＤ３及びグループＩＤ４を割り当てられる。
【0062】
図８に示すように、第１のモーション信号８００ａにおける２つの顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙと、第２のモーション信号８００ｂにおける１つの顕著なセグメント化信号Ｚが存在する。実施形態では、顕著なセグメント化信号Ｘ，Ｙがマージされる。マージ信号の勾配が算出され、マージ信号は算出された勾配に基づいてグループＩＤを割り当てられる。マージ信号のグループＩＤと対応する顕著なセグメント化信号ＺのグループＩＤは比較される。グループ識別子が同一の場合、マージ信号は対応するセグメント化信号の対応として保持される。
【0063】
グループ識別子が異なる場合、対応するセグメント化信号のグループ識別子は第１及び第２の顕著なセグメント化信号のグループ識別子と比較される。対応するセグメント化信号のグループ識別子と第１の顕著なセグメント化信号のグループ識別子が同一である場合、及び対応するセグメント化信号のグループ識別子と第２の顕著なセグメント化信号のグループ識別子が異なる場合、第１の顕著なセグメント化信号が対応するセグメント化信号の対応として保持され、第２の顕著なセグメント化信号は除去される。
【0064】
一方、対応するセグメント化信号のグループ識別子と第２の顕著なセグメント化信号のグループ識別子が同一である場合、及び対応するセグメント化信号のグループ識別子と第１の顕著なセグメント化信号のグループ識別子が異なる場合、第２の顕著なセグメント化信号は対応するセグメント化信号の対応として保持され、第１の顕著なセグメント化信号が除去される。
【0065】
対応するセグメント化信号、第１の顕著なセグメント化信号及び第２の顕著なセグメント化信号のグループ識別子がすべて同一である場合、第１及び第２の顕著なセグメント化信号はマージされ、マージされたセグメント化信号は対応するセグメント化信号の対応として保持されることを理解されたい。
【0066】
更に、対応するセグメント化信号並びに第１及び第２の顕著なセグメント化信号のグループ識別子がすべて異なる場合、第１及び第２の顕著なセグメント化信号並びに対応するセグメント化信号のすべてがモーション信号８０２ａ，８０２ｂから除去される。
【0067】
顕著なセグメント化信号を矯正すると、図６Ａ〜図６Ｅ、図７及び図８に記載する第１及び第２のモーション信号は１対１対応となる。それぞれの対のマッチング信号の対応する時間間隔が抽出され、各ＥＭＧに転送される。
【0068】
図９Ａは、例示の実施形態に係る抽出された対応する時間間隔に基づく第１のＥＭＧ９０２ａ及び第２のＥＭＧ９０２ｂのセグメント化を示す。第１のＥＭＧ９０２ａは、第１のリハビリテーションセッションから取得され、第２のＥＭＧ９０２ｂは第２のリハビリテーションセッションから取得される。本例では、ＥＭＧはセグメント化され、レッグエクササイズから取得されたＥＭＧと比較される。
【0069】
図９Ｂは第１及び第２のリハビリテーションセッションから得られたセグメント化されたＥＭＧの比較を示す。図９Ｂに示すように、同一のモーションに対するＥＭＧが比較され、対応する時間間隔のＥＭＧの振幅差を決定する。
【0070】
図９Ｃは第１及び第２のリハビリテーションセッションの２つのプリミティブモーションのパフォーマンスに対するＥＭＧの振幅を説明する棒グラフを示す。具体的には、両方のセッションにおける脚の持ち上げのＥＭＧの振幅を、それぞれ、第１の棒９０４ａ及び第２の棒９０４ｂとして表す。両セッションにおける脚下げのＥＭＧの振幅を、それぞれ、第３の棒９０６ａ及び第４の棒９０６ｂとして表す。図９Ｃに示すように、第２の棒９０４ｂは第１の棒９０４ａより高く、第３の棒９０６ａは第４の棒９０６ｂより高い。換言すると、第２のリハビリテーションセッションで得られたＥＭＧの振幅は第１のリハビリテーションセッションで得られたものより高い。これは、筋力の強度が改善したことを示している。
【0071】
図１０は、例示の実施形態に係るリハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法を説明するフローチャート１０００を示す。ステップ１００２において、身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信し、モーション信号は動きの時間性データを含む。ステップ１００４において、第１及び第２のモーション信号のそれぞれは、モーション信号の勾配に基づいて複数のセグメント化信号にセグメント化され、各セグメント化信号は均一な勾配を有する。ステップ１００６では、セグメント化信号は自動的に修正され、第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成し、それにより第１及び第２のモーション信号は１対１対応となる。ステップ１００８では、対応のマッチング信号の対応する時間間隔が抽出される。
【0072】
図１１は例示的なコンピューティングデバイス１１００を図示し、以下、同義でコンピュータシステム１１００と呼ばれ、その場合、このような１つ以上のコンピューティングデバイス１１００が信号処理に使用されてもよい。例示的なコンピューティングデバイス１１００は図１に示すシステム１０２及び図１０に示す方法を実行するのに使用され得る。コンピューティングデバイス１１００の以下の説明は、単なる例示として与えられ、限定することを意図したものではない。
【0073】
図１１に示すように、例示のコンピューティングデバイス１１００はソフトウェアルーチンを実行するためのプロセッサ１１０７を含む。明確のため、単一のプロセッサを図示しているが、コンピューティングデバイス１１００はマルチ−プロセッサシステムを含んでもよい。プロセッサ１１０７はコンピューティングデバイス１１００の他の構成要素と通信するための通信インフラストラクチャ１１０６に接続されている。通信インフラストラクチャ１１０６は、例えば、通信バス、クロスバー又はネットワークを含んでもよい。
【0074】
コンピューティングデバイス１１００は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメインメモリ１１０８と、セカンダリメモリ１１１０を更に含む。セカンダリメモリ１１１０は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ又はハイブリッドドライブであり得るストレージドライブ１１１２及び／又は、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、（ＵＳＢフラッシュドライブ、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートドライブ又はメモリカードなどの）ソリッドステートストレージドライブなどを含みうる取り外し可能ストレージドライブ１１１７を含んでもよい。取り外し可能ストレージドライブ１１１７は、周知の方法で取り外し可能記憶媒体１１７７から読み出す、かつ／又は取り外し可能記憶媒体１１７７に書き込む。取り外し可能記憶媒体１１７７は磁気テープ、光ディスク、不揮発性メモリ記憶媒体などを含んでもよく、それは、取り外し可能ストレージドライブ１１１７によって読み出され、かつ書き込まれる。当業者には理解されるように、取り外し可能記憶媒体１１７７はコンピュータ実行可能プログラムコード命令及び／又はデータをその内部に記憶したコンピュータ可読記憶媒体を含む。
【0075】
代替の実装形態では、セカンダリメモリ１１１０は、付加的又は代替的に、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピューティングデバイス１１００にロードすることを可能にする他の同様の手段を含んでもよい。このような手段は、例えば、取り外し可能ストレージユニット１１２２及びインターフェース１１５０を含むことができる。取り外し可能ストレージユニット１１２２及びインターフェース１１５０の例としては、プログラムカートリッジ及びカートリッジインターフェース（ビデオゲーム機に存在するものなど）、取り外し可能メモリチップ（ＥＰＲＯＭ又はＰＲＯＭなど）及び関連したソケット、取り外し可能ソリッドステートストレージドライブ（ＵＳＢフラッシュドライブ、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートドライブ又はメモリカードなど）、及び他の取り外し可能ストレージユニット１１２２及びソフトウェア及びデータを取り外し可能ストレージユニット１１２２からコンピュータシステム１１００に転送することを可能にするインターフェース１１５０が挙げられる。
【0076】
コンピューティングデバイス１１００はまた少なくとも１つの通信インターフェース１１２７を含む。通信インターフェース１１２７は、コンピューティングデバイス１１００と外部デバイス間で通信路１１２６を介してソフトウェア及びデータを転送することを可能にする。本発明の様々な実施形態では、通信インターフェース１１２７はコンピューティングデバイス１１００と、パブリックデータ又はプライベートデータ通信ネットワークなどデータ通信ネットワークとの間でデータを転送させる。通信インターフェース１１２７は、異なるコンピューティングデバイス１１００が相互接続されたコンピュータネットワークの一部を形成する、そのようなコンピューティングデバイス１１００間でデータを交換するのに使用されてもよい。通信インターフェース１１２７の例は、モデム、ネットワークインターフェース（イーサネットカードなど）、通信ポート（シリアル、パラレル、プリンタ、ＧＰＩＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＪ４５、ＵＳＢなど）、関連する回路を有するアンテナなどを含むことができる。通信インターフェース１１２７は有線であってもよいし、無線であってもよい。通信インターフェース１１２７を介して転送されるソフトウェア及びデータは、電子的、電磁的、光学的又は通信インターフェース１１２７によって受信可能な他の信号であり得る信号の形式である。これらの信号は通信路１１２６を介して通信インターフェースに提供される。
【0077】
図１１に示すように、コンピューティングデバイス１１００は、関連するディスプレイ１１５０に画像を描画する動作を実行するディスプレイインターフェース１１０２と、関連するスピーカ（単数又は複数）１１５７を介してオーディオコンテンツを再生する動作を実行するオーディオインターフェース１１５２と、を更に備える。
【0078】
本明細書で使用するとき、「コンピュータプログラム製品」という用語は、部分的に、取り外し可能記憶媒体１１７７、取り外し可能ストレージユニット１１２２、ストレージドライブ１１１２にインストールされたハードディスク、又は通信路１１２６（ワイヤレスリンク又はケーブル）を介して、通信インターフェース１１２７にソフトウェアを搬送する搬送波を指すことができる。コンピュータ可読記憶媒体は、実行及び／又は処理のために記録された命令及び／又はデータをコンピューティングデバイス１１００に提供する任意の非一時的、不揮発性の有形記憶媒体を指す。このような記憶媒体の例としては、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ又は集積回路、ソリッドステートストレージドライブ（ＵＳＢフラッシュドライブ、フラッシュメモリデバイス、ソリッドステートドライブ又はメモリカードなど）、ハイブリッドドライブ、ＰＣＭＣＩＡカード等の光磁気ディスク又はコンピュータ可読カードが挙げられ、このようなデバイスはコンピューティングデバイス１１００の内部に配置されても外部に配置されてもよい。コンピューティングデバイス１１００への、ソフトウェア、アプリケーションプログラム、命令及び／又はデータの提供に関わり得る一時的又は無形のコンピュータ可読伝送媒体の例としては、無線又は赤外線伝送チャネル、並びに別のコンピュータ又はネットワークデバイスへのネットワーク接続、及び電子メール伝送及びウェブサイト等に記録された情報を含むインターネット又はイントラネットが挙げられる。
【0079】
コンピュータプログラム（コンピュータプログラムコードとも呼ばれる）はメインメモリ１１０８及び／又はセカンダリメモリ１１１０に記憶される。コンピュータプログラムは通信インターフェース１１２７を介して受信されてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、実行されると、コンピューティングデバイス１１００が本明細書に記載した実施形態の１つ又は複数の特徴を実行することを可能にする。様々な実施形態では、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ１１０７が上記実施形態の特徴を実行することを可能にする。したがって、このようなコンピュータプログラムはコンピュータシステム１１００のコントローラを表す。
【0080】
ソフトウェアはコンピュータプログラム製品に記憶されてもよく、取り外し可能ストレージドライブ１１１７、ストレージドライブ１１１２、又はインターフェース１１５０を用いて、コンピューティングデバイス１１００にロードされてもよい。コンピュータプログラム製品は非一時的コンピュータ可読媒体であってもよい。代替的、コンピュータプログラム製品は、通信路１１２６を介してコンピュータシステム１１００にダウンロードされてもよい。ソフトウェアは、プロセッサ１１０７により実行されると、コンピューティングデバイス１１００に本明細書に記載の実施形態の機能を実行させる。
【0081】
図１１の実施形態は単なる例として提示されることを理解されたい。したがって、一部の実施形態では、コンピューティングデバイス１１００の１つ又は複数の特徴は省略されてもよい。また、一部の実施形態では、コンピューティングデバイス１１００の１つ又は複数の特徴が組み合わされてもよい。加えて、一部の実施形態では、コンピューティングデバイス１１００の１つ又は複数の特徴が１つ又は複数の構成部品に分割されてもよい。
【0082】
コンピューティングデバイス１１００が信号処理を実行するように構成される場合、コンピューティングシステム１１００は、実行されると、コンピューティングシステム１１００に、身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信することであって、前記モーション信号が前記動きの時間性データを含むことと、モーション信号の勾配に基づいて、前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを、複数のセグメント化信号にセグメント化することであって、各セグメント化信号は均一な勾配を有することと、第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成するように前記セグメント化信号を自動的に修正して、前記第１及び第２のモーション信号が１対１対応となることと、前記対応におけるマッチング信号の対応する時間間隔を抽出することと、を含むステップを実行させるアプリケーションを記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を有するであろう。
【0083】
概略的に説明された本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示すように、本発明に対して、多数の変形及び／又は修正を行うことができることを当業者によって理解されるであろう。したがって、本実施形態は、あらゆる点で例示的であり、限定的ではないとみなされる。
【0084】
例えば、上記に開示した例示的な実施形態の全部又は一部は、限定するものではないが、以下の付記として記載することができる。（付記１）
リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理方法であって、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信し、前記モーション信号は前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づき、前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化し、各セグメント化信号は均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成することで前記セグメント化信号を自動的に修正し、それにより前記第１及び第２のモーション信号は一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出する、ステップを含む、信号処理方法。
（付記２）
前記セグメント化信号を自動的に修正することは、
前記第１及び第２のモーション信号間のセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、セグメント化信号の各組み合わせは、同様の勾配を有するセグメント化信号を含み、
同様の勾配を有するセグメント化信号の前記１つ又は複数の組み合わせを特定するステップから顕著である顕著なセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定し、
前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれの前記顕著なセグメント化信号を矯正し、前記マッチング信号を形成する、ステップ
を含む、付記１に記載の方法。
（付記３）
顕著なセグメント化信号の前記組み合わせを矯正することは、
第１の顕著なセグメント化信号を前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージして、マージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、前記対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記算出された勾配と、前記対応するセグメント化信号の勾配を比較し、第１の勾配差を決定し、
前記第１の勾配差が所定の閾値内の場合は、前記対応するセグメント化信号の対応として前記マージ信号を保持する、ステップを含む、付記２に記載の方法。
（付記４）
前記第１の勾配差が前記所定の閾値を超える場合、前記対応するセグメント化信号と前記第１の顕著なセグメント化信号の勾配を比較し、第２の勾配差を決定し、
前記対応するセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記勾配を比較し、第３の勾配差を決定し、
前記第２の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第３の勾配差が前記所定の閾値を超える場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
第２の勾配差が前記所定の閾値を超え、前記第３の勾配差の値が所定の閾値内にある場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にあり、前記第２の勾配差が前記第３の勾配差より小さい場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記第２の勾配差及び前記第３の勾配差が所定の閾値内にある場合、前記第１の顕著なセグメント化信号と前記第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、ステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
（付記５）
前記第２及び第３の勾配差が所定の閾値を超える場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号と前記対応するセグメント化信号を除去するステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
（付記６）
前記セグメント化信号の勾配に基づいて、グループ識別子を前記セグメント化信号に割り当てるステップを更に含む、付記２に記載の方法。
（付記７）
顕著なセグメント化信号の前記組み合わせを矯正することは、
第１の顕著なセグメント化信号を、前記第１の顕著なセグメント化信号に隣接する第２の顕著なセグメント化信号にマージして、マージ信号を形成し、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号は、前記対応するモーション信号において、対応するセグメント化信号を含み、
前記マージ信号の勾配を算出し、
前記マージ信号の前記勾配に基づいて、グループ識別子を前記マージ信号に割り当てて、
前記マージ信号の前記グループ識別子と前記セグメント化信号の前記グループ識別子を比較し、
前記グループ識別子が同一である場合、前記マージ信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、ステップを含む、付記６に記載の方法。
（付記８）
前記グループ識別子が異なる場合、前記対応するセグメント化信号の前記グループ識別子と前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子を比較するステップと、
前記対応するセグメント化信号の前記グループ識別子と前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子を比較し、
前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、及び前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第１の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第２の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記対応するセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合及び前記対応するセグメント化信号及び前記第１の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第２の顕著なセグメント化信号を、前記対応するセグメント化信号の対応として保持し、前記第１の顕著なセグメント化信号を除去し、
前記対応するセグメント化信号、前記第１の顕著なセグメント化信号及び前記第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が同一である場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号をマージし、前記マージされた信号を前記対応するセグメント化信号の対応として保持する、ステップを含む、付記７に記載の方法。
（付記９）
前記対応するセグメント化信号及び前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号の前記グループ識別子が異なる場合、前記第１及び第２の顕著なセグメント化信号並びに前記対応するセグメント化信号を除去するステップを更に含む、付記８に記載の方法。
（付記１０）
前記第１及び第２のモーション信号にそれぞれ関連付けられた第１及び第２の筋電図（ＥＭＧ）を受信し、前記ＥＭＧが筋肉により生成された電位の記録を含み、前記それぞれのモーション信号と同時に記録され、
前記抽出された対応する時間間隔に応じた前記第１及び第２のＥＭＧを比較し、前記筋力の変化を決定する、ステップを更に含む、付記１〜９のいずれか一項に記載の方法。
（付記１１）
前記第１及び第２のＥＭＧを比較することは、
前記抽出された対応する時間間隔に基づいて前記ＥＭＧをセグメント化し、
前記第１及び第２のＥＭＧ間の前記セグメント化されたＥＭＧの振幅差を決定する、ステップ
を含む、付記１０に記載の方法。
（付記１２）
前記モーション信号は、時間にわたる上肢又は下肢の屈曲又は屈伸角度を含む、付記１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
（付記１３）
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するセグメント化信号の１つ又は複数の組み合わせを特定することは、動的時間伸縮（ＤＴＷ）法を用いて前記第１及び第２のモーション信号の前記セグメント化信号間の類似性を測定することを含む、付記２に記載の方法。
（付記１４）
リハビリテーションエクササイズ信号の信号処理システムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードが記憶された少なくとも１つのメモリモジュールと、を備え、
前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記システムに、
身体部分の動きに関連付けられた第１及び第２のモーション信号を受信させ、前記モーション信号が前記動きの時間性データを含み、
前記モーション信号の勾配に基づいて前記第１及び第２のモーション信号のそれぞれを複数のセグメント化信号にセグメント化させ、各セグメント化信号が均一な勾配を有し、
前記第１及び第２のモーション信号間で同様の勾配を有するマッチング信号の複数の組み合わせを形成させることで前記セグメント化信号を自動的に修正させ、それにより、前記第１及び第２のモーション信号が一対一対応となり、
前記対応における前記マッチング信号の対応する時間間隔を抽出させるように構成された、システム。
【0085】
本出願は、２０１８年２月２日に出願されたシンガポール特許出願第１０２０１８００９５４Ｑ号の優先権の利益に基づき、それを主張するものであり、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【0086】
１０２ システム１０４ プロセッサ
１０６ メモリモジュール
１０８ モーションセンサ
２０２ａ、２０２ｂ 第１のＥＭＧｓ
２０４ａ、２０４ｂ 第２のＥＭＧｓ
２０６ モーション信号
３００ モーション信号
４００ａ 第１のモーション信号
４００ｂ 第２のモーション信号
４０４ ボックス
５０２ セグメント化信号
５０４ セグメント化信号
５０６ セグメント化信号
６００ａ 第１のモーション信号
６００ｂ 第２のモーション信号
６０８ マージ信号
６１０ 勾配
７００ａ 第１のモーション信号
７００ｂ 第２のモーション信号
８００ａ 第１のモーション信号
８００ｂ 第２のモーション信号