2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of low-cost and disposable smart insole for daily gait analysis
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19K22810
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
福田 博也 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (90294256)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 歩行リハビリテーション / 歩行計測 / スマートインソール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，市販の安価なフォースセンサと他の材料を組み合わせて，歩行中の足底荷重分布（鉛直，前後・左右）と足圧中心軌跡，さらには，足部アーチ（長さ，高さ）の動的変化がスマートフォンなどの携帯端末においてリアルタイムで確認できる，低コストで使い捨てが可能な歩行計測用スマートインソールの開発を目的としている。本年度の取り組みと得られた結果は次の通りである。
(1) フィルム状3軸フォースセンサの開発 ― 床反力の鉛直，前後・左右成分が計測できるフィルム状フォースセンサを考案・製作し，市販の小型3 軸力覚センサによる実測値と比較するなどして，その基本性能を評価した。床反力の前後・左右成分と鉛直成分のセンサ出力がそれぞれ干渉する問題に対して，深層学習による新しい補正方法を導入することにより，インソールへの実装に際して十分な性能を引き出すことができた。
(2) インソール構造の決定 ― 本研究に関連する既製品，研究報告，研究論文の問題点を踏まえ，低コストで使い捨てが可能なインソール構造を考案した。今後は，被験者実験を重ねることにより，履物内で起きる様々な問題点を明らかにすることになる。
(3) 曲率センサの開発 ― 考案した床反力の前後・左右成分が計測できるフィルム状フォースセンサの原理を応用して，足部アーチの変化を計測するための曲率センサを考案・製作した。評価実験の結果から，実用化できるまでの性能を十分に引き出せなかった。しかしながら，問題点が明らかになったことにより今後に向けての見通しが立った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
歩行中の床反力の鉛直，前後・左右成分が計測できる「歩行計測用スマートインソール」はほぼ完成したが，歩調や床面環境（平地，段差，傾斜，不整地）を変化したときの被験者における評価実験が新型コロナ感染症拡大の影響で十分にできていない。また，足部アーチの変化を計測するための曲率センサの開発においても，実測値との比較からは，実用化できるまでの性能を引き出せていない。本年度に取り組むべき検討課題や製作はおおむね計画どおり始めることができたが，被験者による評価実験が十分にできていないことから，現時点では，開発した「歩行計測用スマートインソール」は実用化できる水準には達していないと判断せざるを得ない。研究全体としてはやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した「歩行計測用スマートインソール」と製作した足部アーチの変化を計測するための曲率センサが実装・実用化できるまでの性能を引き出すためには，装着時の足部の構造変化をも考慮した形で被験者実験を行う必要がある。これらは，複数の被験者の協力を得て収集したデータと他の測定器で得られたデータとの比較・検討するという流れで進めていくことになる。歩行リハビリテーションなどの現場において日常的かつ手軽に利用できるように，スマートフォンやタブレット端末において可視化するためのソフトウェアの構築に際しては，生体情報の無線計測に関する技術革新と進歩は目覚ましいため，常に最新の研究情報を得ながら進めていくことになる。このとき，深層学習などの最新技術も取り入れていく。
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| Causes of Carryover |
理由
歩行中の床反力の鉛直，前後・左右成分が計測できる「歩行計測用スマートインソール」はほぼ完成したが，歩調や床面環境（平地，段差，傾斜，不整地）を変化したときの被験者による評価実験の規模が，新型コロナ感染症拡大の影響で限定的なものとなったために，追加実験に使用するいつくかの機器の選定ができず，購入できなかったことによる。
使用計画
上記理由により，開発に関わる物品費と人件費・謝金，研究成果公表のための旅費や雑誌論文への投稿・掲載料などに関わる経費を翌年度分として繰り越した。
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