移動形態判別と歩行速度推定機能を有するインテリジェントカロリーカウンタの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555064
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石原 正 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (10134016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 貴彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20312613) ; 佐川 貢一 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (30272016) ; 猪岡 光 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20006191)
• Keywords: 歩行 / 消費カロリー / 速度 / 階段昇降 / 移動形態 / 加速度 / 大気圧 / 数値積分

Research Abstract

本研究は、移動形態の判別と前後および上下方向の移動速度の計測を行い、歩行時運動量を高精度で推定するインテリジェントカロリーカウンタを開発する。本年度は、歩行速度導出のために必要となる上下方向移動量の高精度無拘束計測を実現するため、ICタイプの小型大気圧センサを利用した移動距離推定の可能性について考察した。ここでは、階段昇降時の大気圧の変化を計測し、計測された大気圧変化の中から、気象の変化等による緩やかな変化を除去し、階段昇降による短時間の変化のみを抽出する移動量フィルタを設計した。設計したフィルタは,階段昇降時の微少なセンサ出力を検出可能にするため、出力を数千倍に増幅している。また、大気圧の自然な変化による緩やかな変化成分と,出力に含まれる不要な高周波ノイズ成分を除去するため,フィルタのゲイン特性は0.3[Hz]で最大となるように設計した。
次に、センサシステムをハードウエアによって構成し、階段昇降時の出力を処理して上下方向移動量を推定するアルゴリズムの構築を試みた。ここでは、センサシステムより得られる階段昇降時の気圧の時間変化量を積分し、移動量の推定を行った。複数の被験者にシステムを装着して、一定距離の階段昇降を行ってもらった結果、導出された移動距離は誤差5[%]の精度で推定可能であることが確認された。さらに、幅広い年代の人々への応用を考えて、速い速度や遅い速度で階段昇降を行い、移動距離の推定を行った結果、同様に高い精度での推定が可能であることが確認された。以上より、提案したセンサシステムの使用により、本研究で開発した携帯型計測装置により、階段昇降時の移動量を高い精度で推定することが可能である。

Research Products

• [Publications] Yasuaki Ohtaki: "Mechanical Work Estimtion by Multiaxial Accelerometry During Normal Gait"Proceedings of the 3rd International Workshop on ADVAVCED MECHATRONICS. 142-145 (1999)
• [Publications] 佐川貢一: "携帯型移動形態計測装置による歩行時消費カロリーの推定"第12回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 149-150 (1999)
• [Publications] 三浦 郁奈子: "消費カロリー導出のための歩行速度推定について"計測自動制御学会38回学術講演会予稿集. 763-764 (1999)
• [Publications] 佐川貢一: "歩行形態の違いを考慮した消費カロリーの無拘束推定"計測自動制御学会東北支部183回研究集会. 183-7. 1-8 (1999)
• [Publications] 佐藤 豊: "携帯型計測装置による無拘東歩行距離計測"第33回日本ME学会東北支部大会講演論文集. 25 (1999)