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バイオメカニクス×機械学習×映像解析による歩行分析・転倒リスク評価システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18463
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 超高齢社会研究
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

藤本 雅大  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (10732919)

研究分担者 長野 明紀  立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (30392054)
小林 吉之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (00409682)
佐保 賢志  富山県立大学, 工学部, 講師 (00732900)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード歩行分析 / バイオメカニクス / 機械学習 / 映像解析 / 転倒予防 / 転倒
研究成果の概要

歩行運動の遠隔計測により「転倒リスクの定量的評価」と「転倒リスクに関連する歩行特徴の抽出」を可能にする技術の確立を目的として研究を実施し,以下の成果を挙げた.(1)マイクロ波ドップラーレーダにより取得した歩行運動のデータから,機能レベル(年代,転倒経験の有無など)の異なる個人の歩容を高精度で判別・分類することに成功した.(2)カメラにより取得した歩行の動画像データから,歩行の運動学データと転倒リスク関連指標を算出するアルゴリズムを構築し,その有用性を実証した.遠隔計測した歩行運動のデータから,対象者の年代と転倒リスク,転倒リスクに関連する歩行特徴を推定できる可能性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

マイクロ波ドップラーレーダとカメラを用いた歩行の遠隔計測により,年代や転倒リスクの異なる個人の歩容を判別・分類することと,歩行特徴および転倒リスク関連指標を推定することに成功した.特に,本研究で芽吹いたドップラーレーダを用いた歩容判別・分類技術は,社会での広範な利活用を可能にする潜在性を秘めている.マイクロ波を用いた計測では,日常での利活用を妨げる要因となるデータ量,プライバシー,衣服や照明条件の影響などがほとんど問題にならないためである.機器の着用を必要とせず,対象者にも触れることなく,服装や照明条件の変化にも頑健な形で歩行分析と転倒リスクの評価を可能にする発展性を秘めた萌芽技術である.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] University of Oregon/Iowa State University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oregon/Iowa State University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oregon(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Micro-Doppler Radar Gait Measurement to Detect Age- and Fall Risk-Related Differences in Gait: A Simulation Study on Comparison of Deep Learning and Gait Parameter-Based Approaches2021

    • 著者名/発表者名
      Saho Kenshi、Shioiri Keitaro、Fujimoto Masahiro、Kobayashi Yoshiyuki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 18518-18526

    • DOI

      10.1109/access.2021.3053298

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radar-based Gait Classification of Elderly Non-Fallers and Multiple Fallers Using Machine Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Shioiri Keitaro, Saho Kenshi, Fujimoto Masahiro, Kobayashi Yoshiyuki
    • 雑誌名

      2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech)

      巻: 2021 ページ: 399-400

    • DOI

      10.1109/lifetech52111.2021.9391835

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 最大速度での歩行時における重心の動的安定性の分析2021

    • 著者名/発表者名
      肥田直人, 藤本雅大, 小林吉之
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 34

    • NAID

      40022262960

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Higher-Level Instrumental Activities of Daily Living via Micro-Doppler Radar Sensing of Sit-to-Stand-to-Sit Movement2020

    • 著者名/発表者名
      Saho K, Uemura K, Fujimoto M, Matsumoto M
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine

      巻: 8 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/jtehm.2020.2964209

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of the optimal number of linked rigid-bodies of the trunk during walking and running based on Akaike’s information criterion2020

    • 著者名/発表者名
      Kudo S, Fujimoto M, Sato T, Nagano A
    • 雑誌名

      Gait and Posture

      巻: 77 ページ: 264-268

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2020.02.009

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マイクロドップラーレーダを用いた若年者と高齢者の歩容判別2019

    • 著者名/発表者名
      沖中宏彰,佐保賢志,藤本雅大,呉政賢,菅野功貴,馬杉正男,上村一貴,松本三千人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A

      巻: J102-A ページ: 167-170

    • NAID

      40021552926

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of linked rigid-body representation of the trunk2018

    • 著者名/発表者名
      Kudo S, Fujimoto M, Isaka T, and Nagano A
    • 雑誌名

      Gait and Posture

      巻: 63 ページ: 119-123

    • DOI

      10.1016/j.gaitpost.2018.04.046

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Radar-based Gait Classification of Elderly Non-Fallers and Multiple Fallers Using Machine Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Shioiri Keitaro, Saho Kenshi, Fujimoto Masahiro, Kobayashi Yoshiyuki
    • 学会等名
      2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 最大速度での歩行時における重心の動的安定性の分析2020

    • 著者名/発表者名
      肥田直人, 藤本雅大, 小林吉之
    • 学会等名
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI’20)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドップラーレーダを用いた無拘束な日常動作計測に基づく健康リスクを有する高齢者のスクリーニング技術2020

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 上村一貴,孟林, 藤本雅大,松本三千人
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドップラーレーダを用いた起立動作解析技術の検討2020

    • 著者名/発表者名
      佐保賢志, 藤本雅大, Li-Shan Chou
    • 学会等名
      第41回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 性別および年齢が歩行中の重心の動的安定性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      肥田直人, 藤本雅大, 小林吉之
    • 学会等名
      第41回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドップラースペクトログラム画像の深層学習を用いた歩容判別2020

    • 著者名/発表者名
      塩入慶太郎, 佐保賢志, 藤本雅大, 小林吉之
    • 学会等名
      第41回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic Characteristics of the Trunk during Walking2019

    • 著者名/発表者名
      Kudo S, Fujimoto M, Sato T, and Nagano A
    • 学会等名
      The 25th Congress of the European Society of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-Doppler Radar Measurement of Sit-to-Stand-to-Sit Movement toward Unconstrained Evaluation of High-level Instrumental Activities of Daily Living2019

    • 著者名/発表者名
      Saho K, Uemura K, Fujimoto M, and Matsumoto M
    • 学会等名
      The 10th IEEE Annual Ubiquitous Computing, Electronics & Mobile Communication Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロドップラーレーダを用いた若年者と高齢者の歩容判別2018

    • 著者名/発表者名
      沖中宏彰, 呉政賢, 佐保賢志, 菅野功貴, 藤本雅大, 馬杉正男, 上村一貴, 松本三千人
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI’18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Kinetic contribution of multi-segmental trunk during dynamic movements2018

    • 著者名/発表者名
      Kudo S, Fujimoto M, Sato T, and Nagano A.
    • 学会等名
      The 8th World Congress of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 通常歩行に規則的な大股歩を加える新しい歩行様式の下肢キネティクス解析2018

    • 著者名/発表者名
      下寳賢人,藤本雅大,本城豊之,寺田昌史,伊坂忠夫
    • 学会等名
      第25回日本バイオメカニクス学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤池情報量基準に基づいた体幹部の動作解析に適した剛体セグメントモデルの検討2018

    • 著者名/発表者名
      工藤将馬,藤本雅大,佐藤隆彦,長野明紀
    • 学会等名
      第25回日本バイオメカニクス学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 加速度を用いた歩行様式i-Walkの促進システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      茅野宏紀,下寳賢人,大井翔,藤本雅大,松村耕平,野間春生,伊坂忠夫
    • 学会等名
      ヒューマンインタフェースシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Determination of the optimal number of rigid-body segments to represent the trunk using Akaike’s information criterion2018

    • 著者名/発表者名
      Kudo S, Fujimoto M, Sato T, and Nagano A
    • 学会等名
      The 36th International Conference on Biomechanics in Sports 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gait Classification of Healthy Young and Elderly Adults Using Micro-Doppler Radar Remote Sensing2018

    • 著者名/発表者名
      Okinaka H, Saho K, Fujimoto M, Go S, Masugi M, Sugano K, Uemura K, and Matsumoto M
    • 学会等名
      SCIS&ISIS2018 in conjunction with ISWS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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