| 研究課題/領域番号 |
19H04505
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90150:医療福祉工学関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
田中 英一郎 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (10369952)
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| 研究分担者 |
弓削 類 広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (20263676)
莊 俊融 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 助手 (70824283)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | 歩行補助 / 感情評価 / 運動促進 / ディープニューラルネットワーク / 感情評価に基づいた歩行補助 / 歩行補助機 / 感情に応じた自動歩行補助 / 人間状態モデル / 歩行制御 / 小形歩行補助機 / トルクリミッター / 感情と歩容 / NIRS / 人間動作補助 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
麻痺患者の歩行訓練，高齢者の運動促進を効率的に支援する超小型装着型歩行補助システムを開発する．歩行中の感情と体調を心拍・脳波分析値を機械学習にて快‐不快，覚醒‐睡眠を２軸とした２次元感情マップ上の位置と座標変化をリアルタイムに推定する．また歩行率と歩幅を２軸とした２次元歩容マップ上の位置と座標変化との相関関係を用い，使用者の目的・体調に応じて覚醒・快方向に歩行補助機制御値を自動調整し，比較的小さな目標達成による至高経験を繰り返す．楽をしたいという外的欲求に打ち勝ち，高次な内的欲求の維持により，不快度を低減したリハビリ，興奮・疲労しすぎず長時間可能な歩行促進を実現し使用者の自己実現を促進する．
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| 研究成果の概要 |
高齢者もしくは軽度患者の運動促進を目的として，歩行中の感情を脳波や心拍といった生体信号より推定し，その結果に基づいて自動的に歩行補助するシステムを構築した．感情評価は，ディープニューラルネットワークを用いて快－不快，覚醒－睡眠の2軸で評価した．歩行は，横軸を歩行率，縦軸を歩幅で現す歩容マップ上の直線である歩行比を使用し，歩行比の直線に従って，感情の状態に応じて歩行補助機により歩行周期や歩幅に関係する足関節角度動作の倍率を自動的に調整することとした．本システムを使用して歩行すると，感情を快かつ覚醒状態に導きながら運動が行われることが確認され，有効性が示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来，様々な歩行補助機が提案されてきたが，その多くは物理的に補助するのみであった．しかし，特にニューロリハビリテーションなど場合，脳の活性化が重要であり，当人のやる気を引き出す快かつ覚醒状態に感情を導く本研究方法は，学術的に意義があり，また本システムのコンセプトは，歩行だけでなく勉強，仕事，運動，リハビリなど，様々な自己啓発に活用できることは社会的に意義があるといえる．
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