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2011 Fiscal Year Annual Research Report

全身の運動解析のための制約のないセンサシステムの開発と応用分野への展開

Research Project

Project/Area Number 23246041
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

井上 喜雄  高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 辻内 伸好  同志社大学, 理工学部, 教授 (60257798)
芝田 京子  高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
小池 関也  筑波大学, 人間総合科学研究科, 准教授 (50272670)
長谷 和徳  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (10357775)
武政 龍一  高知大学, 医歯学系, 講師 (20294837)
Keywords機械力学・制御 / 計測工学 / 生体工学 / リハビリテーション / スポーツ工学 / 運動解析 / ウエアラブルセンサ / 信号処理
Research Abstract

本研究では,これまで研究代表者らが蓄積してきた技術をベースとして,人間の運動に関する新たなウエアラブルなセンサ,それらを組み合わせ信号処理技術を駆使して制約がなく信頼性の高い運動解析技術を開発して,従来は困難であった多くの条件での運動解析を可能にするための基礎的な研究を進めると同時に,運動解析のユーザである医療介護,スポーツ,健康増進などの分野との技術の融合による応用研究を進め,それらの分野の発展に貢献することを目的としている.
初年度である23年度は,以下のように研究を進めた.スポーツ用の床反力センサとしては,一体型ではなく,これまでの形式でロードセルの個数を4個に増やすとともにプレート形状の最適化を図り,従来の歩行用と比べて3倍程度の力に耐えられるものの設計を行った.手袋型センサについては,その構成要素となる感圧ゴムを用いた超小型の3軸力センサを試作するとともに,動作計測のための曲げセンサの基本性能の確認実験を実施し,問題点の抽出を行った.義足内蔵6軸センサについては,最適化を盛り込んだ構造設計を行い,その結果に基づいて実験装置を試作し.それを用いて基本的な実験を行い,立ち上がり訓練機には開発したセンサを応用した.全身の動作計測法に関しては,モーションセンサの構成要素である地磁気センサで3軸の性能がそろっていなくても,それが精度に影響を及ぼさないための新しい校正法を開発することができた.また.逆動力学を用いて歩行中の下肢の関節モーメントを計算する際に用いる被験者の各部の質量の推定法については,統計的データではなく被験者自身の質量を安全に推定する方法を提案し,数値実験により提案法の妥当性の検討を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

多くの実施項目になかで,感圧ゴムと用いたセンサなど項目によっては,多少遅れているものもあるが,義足内蔵6軸反力センサのように予定よりも進んでいるものもあり,研究全体で平均すれば,おおむね順調に進展しているといえる.

Strategy for Future Research Activity

当初の研究目的に沿って,制約のない新しいセンサおよび運動解析技術を充実させることをねらった複数の基礎的な研究を並行して進めつつ,応用分野である医療介護,スポーツ,健康増進の分野との技術の融合をねらった応用研究を進めていく.応用分野との技術の融合を進めるなかでは,そのやりとりのなかで新たなニーズや課題が生じてくる可能性があると考えられる.そのようなニーズや課題のなかには,今後の非常に重要な研究課題に発展する可能性を秘めてものがでてくることも考えられる.そのような場合には,原則的には次ステップでのテーマとして位置づける予定であるが,他国との競争などで緊急性が要求されると判断した場合には,当初から計画している実施項目との優先度などを考慮した上で,可能な範囲で柔軟に対応していく予定である.

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Physical sensor difference-based method and virtual sensor difference-based method for visual and quantitative estimation of lower limb 3D gait posture using accelerometers and magnetometers2012

    • Author(s)
      K.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • Journal Title

      Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering

      Volume: 15-2 Pages: 203-210

    • DOI

      10.1080/10255842.2010.522184

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Simplified Magnetometer Calibration Method to Improve the accuracy of Three-dimentional Orientation Measurement2012

    • Author(s)
      T.Liu., Y.Inoue, K.Shibata
    • Journal Title

      ICIC Express Letters

      Volume: 6-2 Pages: 523-528

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimate Muscle Forces of Ankle Joint with Wearable Sensors2011

    • Author(s)
      E.Cao, Y.Inoue, T.Liu., K.Shibata
    • Journal Title

      JSME, Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 6-4 Pages: 299-310

    • DOI

      10.1299/jbse.6.299

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proposal of Structural Optimization Method for a Six-Axis Force/Moment Sensor Attached to a Prosthetic Limb2011

    • Author(s)
      Y.Hayashi, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, H.Oshima, A.Ito, Y.Tsuchiya
    • Journal Title

      Trans.JSME, Journal of System Design and Dynamics

      Volume: 5-5 Pages: 1030-1044

    • DOI

      10.1299/jsdd.5.1030

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 無拘束歩行計測が可能な義足用6軸力覚センサの開発2011

    • Author(s)
      林祐一郎・辻内伸好・小泉孝之・大島裕子・伊藤彰人・土屋陽太郎
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編

      Volume: 77-781 Pages: 3427-3438

    • DOI

      10.1299/kikaic.77.3427

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大腿義足装着者の無拘束歩行計測に基づく生体力学的考察2011

    • Author(s)
      林祐一郎・辻内伸好・小泉孝之・松田靖史・土屋陽太郎
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編

      Volume: 77-784 Pages: 4619-4629

    • DOI

      10.1299/jsdd.5.1030

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Three-dimensional gait analysis system with mobile force plates and motion sensors2011

    • Author(s)
      T.Liu., Y.Inoue, K.Shibata
    • Organizer
      IEEE, URAI 2011
    • Place of Presentation
      Incheon
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] 無拘束状態における大腿義足歩行に関する生体力学的考察2011

    • Author(s)
      林祐一郎・辻内伸好・小泉孝之・松田靖史・土屋陽太郎
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2011
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-11-04
  • [Presentation] 人体各部の質量の同定2011

    • Author(s)
      井上喜雄, 芝田京子, 大畑彰吾
    • Organizer
      日本機械学会SDH2011
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2011-11-01
  • [Presentation] A novel velocity sensor based on electromagnetic induction2011

    • Author(s)
      H.Hun, Y.Liu, T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • Organizer
      IEEE Sensors 2011
    • Place of Presentation
      Limerick
    • Year and Date
      2011-10-30
  • [Presentation] Simplified Kalman filter for a wireless inertial-magnetic motion sensor2011

    • Author(s)
      T.Liu., Y.Inoue, K.Shibata
    • Organizer
      IEEE Sensors 2011
    • Place of Presentation
      Limerick
    • Year and Date
      2011-10-29
  • [Presentation] A novel motion sensor with nine degrees of freedom2011

    • Author(s)
      T.Liu., Y.Inoue, K.Shibata
    • Organizer
      IEEE, BMEI 2011
    • Place of Presentation
      Shanhai
    • Year and Date
      2011-10-16
  • [Presentation] 携帯型床反力計およびモーションセンサを用いた歩行解析システムの開発2011

    • Author(s)
      足立渡・辻内伸好・小泉孝之・塩島康造・土屋陽太郎・井上喜雄
    • Organizer
      日本機械学会,D&D 2011
    • Place of Presentation
      高知
    • Year and Date
      2011-09-06
  • [Presentation] Development of a Novel Six-Axis Force/Moment Sensor Attached to a Prosthetic Limb for the Unrestrained Gait Measurement2011

    • Author(s)
      Y.Hayashi, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, H.Oshima, Y.Tsuchiya
    • Organizer
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Boston
    • Year and Date
      2011-09-02
  • [Presentation] Biomechanical Consideration Based on the Unrestrained Gait Measurement of Trans-Femoral Amputee with a Prosthetic Limb2011

    • Author(s)
      Y.Hayashi, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, Y.Matsuda, Y.Tsuchiya
    • Organizer
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Boston
    • Year and Date
      2011-09-02
  • [Presentation] Development of Walking Analysis System Consisting of Mobile Force Plate and Motion Sensor2011

    • Author(s)
      W.Adachi, N.Tsujiuchi, T.Koizumi, M.Aikawa, K.Shiojima, Y.Tsuchiya, Y.Inoue
    • Organizer
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Boston
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] A sit-to-stand trainer system in lower limb rehabilitation2011

    • Author(s)
      E.Cao, Y.Inoue, T.Liu., K.Shibata
    • Organizer
      IEEE/ASME, AIM 2011
    • Place of Presentation
      Budaqpest
    • Year and Date
      2011-07-05

URL: 

Published: 2013-06-26  

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