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Development of walking motion learning support system by artificial intelligence using wearable sensors

Research Project

Project/Area Number 21K11478
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

難波 秀行  日本大学, 理工学部, 准教授 (80559790)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords身体活動 / 歩行動作 / 人工知能 / スマートシューズ / 足底圧
Outline of Research at the Start

身体活動不足は高血圧,喫煙,高血糖に次ぐ第4位の死亡リスクである.それ故,世界中で身体活動の促進は喫緊の課題となっているが,その根本的な解決策は見つかっていない.本研究では,簡便なセンサーを用いたシューズとAI(人工知能)を用いて,身体活動と歩行動作の関係性を明らかにすることにより,身体活動の量的質的情報をリアルタイムでフィードバックするシステムを開発し,テーラーメイド型歩行動作改善支援システムによる身体活動促進プログラムを提案する.歩行姿勢の評価および改善が可能となる誰もが利用できる身体活動を促進するシステムを構築することにある.

Outline of Annual Research Achievements

歩行実験にて収集した床反力計,スマートシューズセンサ,足底圧分布によるデータの同期と分析を進めている.膨大なデータになるため時間をかけて慎重に進めている状況である.また,同時に収集した二重標識水によるエネルギー消費量の分析はほぼ完了しており,多岐にわたる測定項目を統合したデータベースの作成に取り組んでいる.歩行のエネルギー効率には個人差があるが,その個人差とエネルギー消費量との関連性について,解析ソフトを使用して分析を試み,複数の共同研究者とともに調整を行いながら進めている.同時に,デジタル技術を如何にして,人の生活に役立てるのかのテーマについても議論を進めている.これまでの研究の経過と今後の方向性について,当該年度に「ICT and Physical Activity」のタイトルでAdvanced Virtual Assistants - A Window to the Virtual Futureの書籍を出版した.最終的なシステム設計のためのゴール(ビジョン)を見据えた検討を重ねている.行動科学やゲーミフィケーションの要素を含む,観測データに基づく活動的なライフスタイルのアドバイス, 利用者の継続性を高めるためのフィードバックコンテンツ,SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)を利用したコミュニティサイトは,ヒトの認知に働きかけ,意欲を喚起し,身体を動かすきっかけとなり,身体活動量の低下が原因で生じる生活習慣病の予防に貢献できる可能性がある.一方,オンラインシステムによるデジタル介入研究は,その歴史も浅く日進月歩でテクノロジーが先行し,人々のニーズには必ずしもキャッチアップできているとは言えない状況がある.身体活動促進のためのビジョンについて,機械学習やディープラーニングなどのAI技術を上手に活用できるよう取り組みを進めている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

1年目は計画していた歩行実験をスムーズに進められた状況ではあったが,2年目に予定していたデータ分析に時間を要している.その理由は,導入した解析ソフトのプログラミングの煩雑さが挙げられる.また,今回使用したセンサー類の精度が飛躍的に向上しており,膨大なデータが集められていることが挙げられる.

Strategy for Future Research Activity

データ解析を行い,計画しているスマートシューズによるAIフィードバックシステムの開発に向けて取組みを進めたい.とりわけ,床反力計およびスマートシューズにより収集したデータは,分解能が高く非常に膨大な量のデータを扱うことになる.したがって,解析ソフトの活用を含めて今後のデータ分析,アルゴリズム開発を計画的に進めることが今後の課題である.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] The university of Arizona(米国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Houston university(米国)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Houston university(米国)

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Regional Difference in the Impact of COVID-19 Pandemic on Domain-Specific Physical Activity, Sedentary Behavior, Sleeping Time, and Step Count: An Online Cross-sectional Nationwide Survey and an Accelerometer-based Observational Study2023

    • Author(s)
      Yamada Y, Namba H, Date H, Kitayama S, Nakayama Y, Kimura M, Fujita H, Miyachi M
    • Journal Title

      JMIR Public Health Surveill

      Volume: 9 Pages: 1-12

    • DOI

      10.2196/39992

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] COVID-19拡大下における大学生を対象としたWEBを用いた身体活動量測定2023

    • Author(s)
      難波秀行,北徹朗,小林勝法,木村みさか
    • Journal Title

      大学体育スポーツ学研究

      Volume: 20 Pages: 23-32

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 身体活動のオンライン介入研究:事例と今後の可能性2023

    • Author(s)
      中田由夫,難波秀行,小谷究,鈴木宏哉,宮田洋之, 渡邊裕也,天笠志保,原田和弘,桑原恵介
    • Journal Title

      運動疫学研究

      Volume: 1

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] デジタル技術を活用した身体活動の評価と促進2023

    • Author(s)
      難波秀行
    • Organizer
      第13回日本リハビリテーション栄養学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 運動と健康に関するオンライン研究の可能性-アプリの可能性-2022

    • Author(s)
      難波秀行
    • Organizer
      日本運動疫学会 第7回運動と健康:分野横断型勉強会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] COVID-19による緊急事態宣言下における身体活動変化と心理社会的要因2022

    • Author(s)
      難波秀行、山田陽介、伊達平和、北山忍、木村みさか、藤田裕之
    • Organizer
      日本体力医学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] Advanced Virtual Assistants - A Window to the Virtual Future; ICT and Physical Activity2024

    • Author(s)
      Hideyuki Namba
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      intechopen
    • ISBN
      9781837697113
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] スプリントの技術と科学 ヒトの動きに関する物理学(翻訳)2023

    • Author(s)
      難波秀行
    • Total Pages
      21
    • Publisher
      陸上競技社
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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