Crutch Walk Training with AR Presentation of Near Miss Accidents by Disturbances in Living Space
| Project/Area Number |
21K12816
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
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| Research Institution | Wakayama National College of Technology |
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Principal Investigator |
津田 尚明 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 教授 (40409793)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多羅尾 進 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80300515)
藤原 康宣 一関工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40290689)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 松葉杖歩行訓練器 / 受動的訓練 / AR錯視誘発 / リハビリテーション / 医療・福祉 / 松葉杖歩行 / ロボット工学 / 医工学 |
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| Outline of Research at the Start |
これまで松葉杖の誤使用による二次的な事故を防ぐための訓練装置を開発してきたが，実際の生活空間で想定される外乱への対処法は訓練できなかった．
本申請ではAR(拡張現実)技術を使ってヘッドマウントディスプレイに実際の景色に重ねて外乱を人工的に提示することでヒヤリ・ハット感覚を錯視誘発し,それに抗するバランス維持動作を促す新しい訓練を開発する. 言わば外乱対処型受動的訓練(外乱を受けても身体の感覚と筋骨格系の制御で対処できるようにする訓練)である. 最終的には他の身体動作訓練への適用性も検証する.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，松葉杖歩行に不慣れな患者のための訓練装置を開発することである．特に，治癒までの比較的短い期間に松葉杖を使用する患者を対象とする．日常で負う怪我の多くは生活のふとした油断に起因するとされるが，その危険性は治療中も同様で，特に日常生活への復帰が近づく治癒の終盤，いわゆる「見守り段階」での油断から二次的な事故に遭う恐れがあるとされるからである．そこで，実際の生活空間で想定される障害物の飛び出しなど本人が注意していても避けられない受動的な外乱にも備えられる，実践的な訓練システムを目指す.
具体的に本研究では，AR(拡張現実)技術を使ってヘッドマウントディスプレイ(HMD)に実際の景色に重ねて外乱を人工的に視覚提示することでヒヤリ・ハット感覚を錯視誘発し,それに抗するバランス維持動作を促す新しい訓練を提案した. 言わば外乱対処型受動的訓練(外乱を受けても身体の感覚と筋骨格系の制御で対処できるようにする訓練)である.
はじめに，AR(拡張現実)技術を使って外乱を人工的に提示するために，シースルー型のHMD(EPSON BT-350)に仮想的な障害物を提示する機能を試作した．システムとしては想定通り機能したが，現実の自然な景色に人工的な仮想障害物を重ねてAR提示したことによる不自然さが原因で，評価実験に参加した被験者には違和感が大きく感じられた．
そこで，新たなヘッドマウントディスプレイ（Meta Quest 2）を導入した．これは，周囲の景色をHMDに内蔵されたカメラで撮影し，その画像に仮想障害物を重ねて提示するものである．被験者がこれを使った障害物を回避する訓練実験を試みたところ，先の方法で問題となった違和感が減少し，訓練に利用できる可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初試用したヘッドマウントディスプレイ(HMD)は，仮想的な障害物を被験者に提示するという目的で使用するには不適切であることが分かった．そこで，新たに代替品を導入することになった．
R4年度には新たなHMDを導入し，システム（仮想的な障害物をVR提示する機能と付随する機能）を再開発した．この新しいHMDを導入するという再開発の期間を想定していなかったため，開発に期間を要し，全体的に計画よりやや遅れている．
なお，その後は計画通り進捗し，被験者を募って基礎的な実験を行うことができた．現在はそこで明らかになった問題の解決に取り組んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
仮想障害物の視覚提示機能が完成したので，今後は，実際に被験者に使用してもらってその感想を調査することで，仮想的な障害物の提示機能が被験者のヒヤリ・ハット感覚を錯視誘発出来るように機能を仕上げる．これを確認することが，松葉杖歩行中のバランス維持動作を促す新しい訓練として実用性があることの確認になる．
あわせて，訓練の効果を定量的に検証できるような機能を追加する．具体的には，HMDに内蔵された加速度・ジャイロスコープなどのセンサ群による計測結果を分析し，歩行や訓練の評価に利用できるかどうか検証する．利用できることが分かれば，仮想的な障害物を提示したときおよび提示した直後に，歩行動作が変化しているかどうか調査する．
これらの手順で，訓練をより効果的・実用的にするためにシステムの改良を続ける．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
