2015 Fiscal Year Annual Research Report
慣性センサによる運動時の関節トルク・発生パワー推定法の開発と応用の新展開
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26560299
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡邉 高志 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90250696)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 健康 / 福祉 / リハビリテーション / 慣性センサ / トルク / モーメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
提案する関節モーメント推定法の実験的検証を行うため，広く利用されている3リンクモデルの他，2種類の4リンクモデルと5リンクモデルを構成し，これら4種類のリンクモデルについて，従来の方法と提案法とで算出した関節トルクを比較検討した．このとき，各リンクモデルの身体部分係数については，日本人を対象とする報告をもとに導出を行った．次に，健常被験者で，椅子からの立ち上がり動作，及びスクワット動作を対象とし，各々2種類の条件で，3次元動作解析装置，床反力計及び慣性センサとで同時計測を行った．計測結果から，5リンクモデル，もしくは，体幹部を腸骨稜上縁で分割する4リンクモデルが，従来の方法に近い関節モーメントを推定できることを示した．また，その推定値の二乗平均平方根差が10%程度であり，相関係数も0.8～0.9以上であったことから，本研究の提案法が実現可能であることを実験的に明らかにした．
車いす駆動時の上肢の運動及び発生パワー推定に関して，車いす推進時の推進数と推進周期を上肢に装着した慣性センサから推定する方法を検討した．前年度にUniversity College Londonの研究グループと共同で計測した車いす走行時の上肢の運動，及びSmartWheelの結果について，前年度に検討した肘位置の移動軌跡計測法を基に，前後方向成分の時間波形から推定する方法を提案し，先行研究の加速度ベクトルのノルムを利用する方法と比較した．定常走行部分について解析した結果，先行研究では推進数の誤差が大きい場合があったが，本研究での方法は推進数推定を大幅に改善できた．先行研究での方法は低域通過フィルタの遮断周波数の設定に課題があり，本研究での提案法はその問題を低減できたと考えられる．また，本研究の提案法では，推進動作時のハンドリムへの接触と解放のタイミングも検出可能になることから，発生パワー推定法の実現可能性も示唆された．
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