Study on the real-time lumbar burden measurement system that visualizes the work load and its verifications

Research Project

Project/Area Number	21K11980
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
Research Institution	University of Miyazaki
Principal Investigator	田村宏樹宮崎大学, 工学部, 教授 (90334713)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000) Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	腰部疲労度 / 腰痛予防アプリケーション / 腰部負担計測 / 生体信号解析
Outline of Research at the Start	近年、農業労働者の身体的負担を軽減する、いわゆる軽労化に注目が集まっている。軽労化のために様々な技術開発が行われ、身体的動作を補助する農業用アシストスーツも軽労化のための技術の一つである。アシストスーツは様々なものが開発されているが、アシストスーツを装着することによってどの程度農作業中の身体的負担が減少したのかということを数値化して評価する方法は確立されていない。本研究では、腰部における疲労具合（腰部疲労度）を定量的に評価する方法を開発し、その結果を他の生体信号（心拍、SpO2）と組み合わせて用いて客観的にアシストスーツなどの補助装置を定量的に評価する方法論を確立することを目的としている。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、スマートフォンのような簡易に携帯可能な端末を用いて、体の姿勢を推定し、腰部に加わる圧力を算出し、腰痛リスクを数値化することである。令和４年度は、令和3年度に開発した１）スマートフォンのセンサーから腰痛リスクを数値化し、その結果を用いて基準（3400[N]）を超えた時にスマートフォンで通知（音声とバイブレーション）する機能と、２）腰痛リスクの数値を棒グラフと円グラフにグラフ化し、視覚的に理解しやすくする機能（保存、削除機能を有する）をスマートフォンのアプリケーションとして開発した。開発したアプリケーションは、WWWから無償でダウンロードして実装することができ、体験版として使用することが可能である。令和4年度は、開発したアプリケーションを用いて、工場現場及び介護現場での実フィールドでの計測実験を行った。特に、介護現場では、介護士にアプリケーションを実装したスマートフォンを入れれるように上着のベストを装着してもらい、あまりスマートフォンを意識しないような形で導入した。また、介護現場では筋電位計測装置を用いて作業中の脊柱起立筋の筋電位を計測した。計測の結果、筋電位計測では、個人差による筋活動量の違いが大きく、また、筋電位計測装置の不具合で正しく計測できない場合があることがわかったが、開発したアプリケーションは、常に計測ができ、また、ヒトの主観的な腰部疲労度と同じ傾向の腰痛リスクの数値を算出することに成功しており、開発したアプリケーションが実フィールドでの計測に適していることを示した。ただし、腕に持つ重さを正確に反映できないという問題点があり、その改善が実用化レベルでは必要であると言える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和４年度の開発として、腰痛リスクを計測し、通知すること、リスクをグラフ化することができるアプリケーションを開発し、それを用いた実フィールドでの計測結果を行い、筋電位計測などの手法より優れていることを示すことができた。おおむね順調に研究が進展している。昨年度の不定期に計測がうまくいかなくなるという問題点も、アプリケーションを開発する段階で対応しており、アプリケーションとしての完成度も高いと判断している。アプリケーションは、WWWからダウンロードが無償で可能であり、体験版としてテストすることができる環境が整っている。現在、800ユーザ以上がダウンロードし、体験している。アプリケーションの完成度を高めれば、様々なフィールドで社会問題になっている腰痛のリスクを回避出来うるツールになると期待している。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度の研究にて、腕の状態推定の方法論を検討しているが実用化には至っていない。令和4年度の実フィールドでの計測にて、より正確に計測結果を得るためには、腕の状態を反映させないといけないということが明確になった。令和5年度においては、腕の状態を反映することを、アプリケーションの機能として導入することを研究のメインとして開発を実施する。また、各種実フィールドでの計測実験の際に、ユーザーにアンケートを実施しており、それらのアンケート結果を反省したより完成度の高いアプリケーションの開発を行い、実際に実用化し、様々なフィールドで使えるようにする。