足部の滑り感覚の定量化と冬季の転倒予防を目的とした注意喚起システムへの応用

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K12891
• Research Institution: Hokkaido University of Science
• Principal Investigator: 敦賀 健志 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (60337011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 敏明 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (40248670) ; 加藤 士雄 北海道科学大学, 保健医療学部, 准教授 (40760260) ; 野村 知広 北海道科学大学, 保健医療学部, 准教授 (90593492)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 滑り / 転倒予防 / 注意喚起 / IoT

Outline of Annual Research Achievements

ヒトが滑りと感じ、体勢を崩すに至る足部の挙動を明らかにするために、滑りを擬似的に呈示するシステム（外乱刺激呈示システム）を用いて実験を行った。被験者（立位姿勢）には前方の床面に配置した床反力計に対して踏み出し動作を行ってもらい、一定荷重がかかった瞬間、被験者に知らせることなく床反力計を前方に動かすように設定した。床反力計の加速度（4～20［m/s2］を2［m/s2］刻みの9通り）と移動距離（10～80［mm］を10［mm］刻みの8通り）の組合せを72通り設定しランダムで呈示した。被験者は20代の健常男性12名とした。その結果、加速度に寄らず一定以上の移動距離によって体勢を崩すに至ることなど、転倒につながる条件が示唆された。
次に、足部の挙動を計測するモバイル計測ユニットの試作を行った。モバイル計測ユニットは利用者の下腿部に巻き付けて使用する事を想定している。Arduino Nano 33 BLE senseを使用し、内蔵されている角速度計および加速度計の情報を用いて踵接地の瞬間を特定し、その時の下腿部傾斜角度を算出し、加速度計の値を補正して進行方向の加速度の取得を試みた。踵接地時の衝撃の影響を回避するため、下腿部の傾斜角度算出の際には相補フィルタを利用した。被験者1名の足首に計測ユニットを装着し、スライドする床面への踏み出し動作を複数回行った。その結果、限定的な条件ではあったが、接地時における足部の加速度を計測することができた。
コロナ影響などもあり当初の計画と比較すると、かなり遅れを生じ基礎的な研究に留まったが、従来の防滑技術開発と大きく発想が異なる手法として、一定の成果は得られたものと考える。