对手指运动进行测量处理的测量处理终端、方法和计算机程序与流程

本发明涉及测量包括手指敲击运动等在内的手指运动并处理其测量结果的测量处理终端、测量处理方法和计算机程序。

背景技术：

1、由于社会老龄化的加深，阿尔茨海默型认知障碍的患者逐年增加，如果能够早期发现，就能够通过用药来延缓疾病的发展。不过，可能难以区分是由于健忘等衰老导致的症状还是疾病，很多情况下要在症状加重后才在医院首次接受诊断。

2、在这样的状况下，作为早期发现阿尔茨海默型认知障碍的筛查，以往进行的是血液检查、嗅觉测试以及在平板终端上重现医师问诊的检查等，但存在采血时疼痛和检查时间较长等受检者负担较大的问题。另一方面，作为受检者负担较小的检查，也可以通过点按按钮、使用平板终端测量单手的手指运动来进行认知功能评价，但存在不能获得足够高的检查精度的缺点。如果能够高精度且受检者负担小地进行简易的筛查，则能够实现阿尔茨海默型认知障碍的早期发现，有助于改善患者的生活质量、削减医疗费和护理费。

3、对此，近年来研究发现，从两手的拇指和食指进行的两指开合运动(手指敲击运动)中能够提取出阿尔茨海默型认知障碍特有的运动模式，确认了手指的运动测量与通过一般的问诊进行的认知障碍检查具有高相关性。人们认为，通过手指敲击运动测量能够捕捉到阿尔茨海默型认知障碍中的脑萎缩引起的两个手指的节奏运动功能的降低。另外，手指被称为第二脑，大脑中多数区域与手指的作用相关，人们认为手指的运动不仅与阿尔茨海默型认知障碍相关，还与脑血管性和路易体型等认知障碍、帕金森病、发育性协调障碍(不能蹦跳走和跳绳等)等相关。即，能够根据手指的敲击运动获知大脑的状态。进而，通过将手指的敲击运动有效地用作表示大脑健康状态的“标尺”，能够将手指的精细运动功能定量化，所以也能够在保健领域、康复领域、生活辅助领域等各种领域中使用。

4、作为高精度地对手指敲击运动进行测量和评价的方法，例如，专利文献1和专利文献2中公开了包括运动功能测定装置和评价装置的运动功能评价系统及方法，其中，运动功能测定装置基于在生物体的可动部分安装的一对信号发送线圈与信号接收线圈的相对距离计算运动数据，评价装置基于从运动功能测定装置接收的运动数据评价生物体的运动功能。即，这些专利文献给出的技术是，利用安装在指尖上的磁传感器，将因2根手指的敲击运动而发生变动的磁力的变化转换为电信号，对该运动进行测量、定量化来捕捉表示手指的运动的特征的特征量，由此了解脑功能的状态。

5、另外，在康复领域中，为了确认脑卒中/脑梗塞患者的术后康复效果可以进行简易上肢功能检查(stef)，其中，用秒表测定患者抓持不同大小、形状的物体并使其移动的一系列动作所需的时间。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2016-49123号公报

9、专利文献2：日本特开2015-217282号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、但是，在上述专利文献中公开的使用了佩戴于指尖的磁传感器的手指敲击装置中，因为不能识别手指关节的运动，所以不能定量地评价“捏”动作等手指的弯曲/伸展运动。另外，在因手指受伤或变形等导致难以佩戴传感器的情况下，将无法进行测量。

3、另外，上述简易上肢功能检查(stef)是由医师目视观察手臂、手指的运动而进行的，因此测量者(医师)主观判断的部分较大，存在取决于测量者而得到不同检查结果的情况。

4、另外，为了客观并且细致、正确、高精度地评价上肢运动功能，不仅需要对手指进行评价，还需要与手臂、眼睛等身体的其他部位的运动同步地进行评价(例如定量地评价手指与手臂的运动的联动性(相关性)、手指与眼睛运动的联动性(相关性))，但是像现有的检查方法那样以目视进行确认的方法中，同时评价其他部位的运动对测量者的负担较大，难以实现。

5、进而，为了正确地掌握上肢运动功能的恢复程度，或者为了在检查/测量中不产生误差(波动)，需要统一检查/测量环境从而使检查/测量条件一致。取决于检查/测量方法，若不统一检查/测量条件(或环境)，存在检查/测量结果在受检者之间产生误差，不能进行正确的检查/测量的情况。

6、本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供一种不仅能够捕捉指关节的运动、定量地评价手指的弯曲/伸展运动功能和/或两指开合运动功能，还能够客观并且细致、正确、高精度地评价上肢运动功能的测量处理终端、方法和计算机程序。

7、解决问题的技术手段

8、为了解决上述问题，本发明提供一种对受检者的手指运动进行测量并处理其测量结果的测量处理终端，其特征在于，包括：摄像数据收集器，其收集通过拍摄受检者的手指运动得到的摄像数据；手部追踪数据生成器，其具有基于所述摄像数据来检测并追踪手指位置的手部追踪功能，根据所述摄像数据利用所述手部追踪功能来生成随时间变化的手部追踪数据；和数据处理器，其对从所述手部追踪数据生成器得到的手部追踪数据进行处理，生成关于随指关节的运动而发生的手指的弯曲/伸展运动和/或两指开合运动的定量数据。

9、采用本发明的上述结构，能够根据拍摄受检者的手指运动得到的摄像数据，利用手部追踪功能来生成随时间变化的手部追踪数据，并且能够对手部追踪数据进行处理而生成关于随指关节的运动而发生的手指的弯曲/伸展运动的定量数据，因此能够正确地捕捉现有的磁传感器型装置不能识别的关节的运动，能够定量地评价“捏”动作等手指的弯曲/伸展运动。由此，在手指的精细运动功能的评价中，能够将两指间距离的信息与手指各关节的运动(关节角度)的信息组合，进行更详细的分析、评价。

10、具备这种功能的测量处理终端可以构成为任意形态。例如，测量处理终端可以构成为智能手机这样的小型终端，也可以是平板型的薄型计算机或个人计算机等形态，或者也可以构成为头戴式显示器(head mounted display：hmd，下称hmd)等形态。

11、另外，上述结构中，数据处理器可以计算并分析与受检者的脑功能评价相关的特征量。进而，数据处理器也可以根据计算出的特征量进行受检者的脑功能、认知功能的评价(例如通过与健全者的数据比较)。这样的评价作为判断认知障碍的初期阶段的筛查是有效的，有助于检测认知障碍。另外，这样的带有数据处理器的测量处理终端，其用途不限于临床领域，例如也能够有助于判断车辆驾驶时的判断力，并且能够应用于脑锻炼的游戏等，其应用范围广。

12、另外，上述结构中，可以进而设置移动距离测量器和视线检测器，其中，移动距离测量器测量手随着手臂的运动而移动时的随时间变化的移动距离，视线检测器检测受检者的眼睛的视线，该情况下优选的是，数据处理器对从手部追踪数据生成器得到的手部追踪数据、从移动距离测量器得到的距离数据和时间数据、以及从视线检测器得到的视线数据进行处理，生成将这些数据的相关关系定量化而得的相关性数据。由此，例如在移动手臂而抓持(捏持)对象物时，能够同时定量地评价手臂的运动和手指的开合动作(能够定量地评价手指与手臂的运动的联动性(相关性))，进而，也能够定量地评价手指与眼睛的运动的联动性(相关性)。即，能够对手指与身体的其他部位的运动同步地进行评价，从而，能够客观并且细致、正确、高精度地评价上肢运动功能。

13、另外，作为由数据处理器生成的相关性数据，例如能够举出这样的图表数据(graph data)，其中，与手指开合时刻一起表示了从测量开始位置至要抓持的物体为止的手的移动距离与时间之间的关系。这样的相关性数据能够用于掌握要张开手指时的手的移动距离、从测量开始位置至物体为止的距离、和抓住(捏住)物体所需的时间。另外，也能够举出表示两指间距离与时间之间的关系的图表数据作为相关性数据。这样的相关性数据能够用于掌握手指的开合时刻(抓住物体的时机)。进而，作为相关性数据，也能够举出表示根据手部追踪数据得到的关节角度与时间之间的关系、从测量开始位置起的距离与两指间距离之间的关系的图表数据。表示关节角度与时间之间的关系的图表数据能够用于掌握随时间发生的关节角度的变化，另外，表示从测量开始位置起的距离与两指间距离之间的关系的图表数据能够用于掌握在手从测量开始位置起移动了何种程度时作出了张开手指的动作。另外，为了与通过视线检测器的眼动追踪检测出的眼睛的运动同步地评价手指运动，例如可以生成能够用散点图表示眼睛的视线位置相对于要抓住的物体之间的偏离的相关性数据。

14、另外，上述结构中，数据处理器可以生成与测量基准位置和/或测量历史相关的图像数据。由此，能够在多次检查/测量之间使测量条件统一，而且，能够在多次检查/测量之间掌握手指(上肢)运动功能的变化。另外，作为与测量基准位置相关的图像数据，例如能够举出用于在显示画面上标记测量开始位置(应当放置手的位置等)的图像数据、或用于在显示画面上进行指导显示的图像数据——其表示用于规定测量开始时的手的方向和位置的手指轮廓，另外，作为与测量历史相关的图像数据，例如能够举出用于将过去的测量结果用虚线、手的轮廓等显示在显示画面上的图像数据。

15、另外，上述结构中，可以进而设置有用于设定测量条件的条件设定器，该情况下优选的是，数据处理器生成与通过条件设定器设定的测量条件对应的图像数据和/或声音数据。由此，通过设定测量条件，例如能够减小测量误差(波动)，统一检查/测量环境，并且能够使检查/测量条件一致(统一)，其结果是，能够消除使用拍摄数据的情况下固有的问题(例如，考虑可能随着从摄像单元即摄像机至拍摄对象的距离变化而发生变动的参数，在z轴方向上将基准统一等)，或尽可能减少外部因素(噪声等)，或者多个受检者能够尽可能地在同一环境下进行测量。从而，例如能够正确地掌握上肢运动功能的恢复程度，或者使得检查/测量状态不会在受检者之间产生误差。另外，如果利用图像或声音使设定的条件可视化或可听化，则测量条件能够被受检者更可靠地认识到(或者，会对测量造成不良影响的外部因素被排除)，能够准备好合适的测量环境，得到正确的测量结果。

16、此处，条件设定器设定的测量条件可以与测量环境以及受检者的视野相关联，该情况下优选的是，数据处理器生成用于排除测量环境的噪声的声音数据和/或用于限制受检者的视野的图像数据。作为用于排除测量环境的噪声的声音数据，例如可以举出用于从扬声器输出将周边的噪音抵消的音乐的声音数据，另外，作为用于限制受检者的视野的图像数据，例如能够举出用于在显示画面上在受检者的手指与周边的物体之间插入虚拟物体进行遮挡的图像数据。

17、另外，条件设定器设定的测量条件也可以与测量的初始设定相关联。作为这样的初始设定能够举出，在为了正确地掌握上肢运动功能的恢复程度而对于同一受检者多次执行测量的情况下，各测量中首先进行的测量基准位置(受检者的头部、手指、视线的位置等)的设定、摄像数据的取得位置(例如摄像机的位置)的设定等。另外，这样的条件设定也能够作为测量处理(检查)的前处理进行，可以有助于统一测量条件。

18、另外，上述结构中，摄像数据收集器可以具有拍摄手指运动的摄像机。这样的摄像机能够拍摄测量环境。另外，上述结构中，测量处理终端可以进而具有输出由手部追踪数据生成器和/或数据处理器生成的数据的输出接口。作为这样的输出接口，能够举出显示图像、文本等的显示装置、头戴式耳机、扬声器等声音输出装置。

19、另外，本发明除了上述测量处理终端以外，还提供测量手指运动并处理其测量结果的方法和计算机程序。

20、发明效果

21、采用本发明，由于具有手部追踪功能并且对手部追踪数据、手指的移动距离数据以及时间数据进行处理，获得将这些数据的相关关系定量化而得的相关性数据，因此，不仅能够捕捉指关节的运动、定量地评价手指的弯曲/伸展运动功能和/或两指开合运动功能，还能够客观并且细致、正确、高精度地评价上肢运动功能。