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ウエアラブルなセンサを用いた下肢の総合運動解析システムの開発と医療分野への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20360109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関高知工科大学

研究代表者

井上 喜雄  高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)

研究分担者 谷岡 哲也  徳島大学, 医学部, 教授 (90319997)
芝田 京子  高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
王 碩玉  高知工科大学, 工学部, 教授 (90250951)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
2010年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2009年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2008年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードウエアラブル / 床反力センサ / 運動センサ / 歩行分析 / 関節モーメント / 姿勢センサ / 履き心地 / 運動解析 / 質量同定 / ウェアラブル / 力センサ / 床反力 / 加速度計 / 3次元 / カセンサ
研究概要

歩行分析は,整形外科やリハビリテーション分野で非常に有用な技術として広く使用されているが,現状よく用いられている据え置き型の3次元動作解析装置と床反力計の組み合わせでは場所や歩数に制限があることが問題であるため,場所を選ばず,連続計測も可能なウエアラブルなセンサシステム開発のニーズは非常に大きい.本研究では,超薄型・超軽量で姿勢センサも内蔵した6軸の移動式床反力センサプレート,および,それを2個柔軟な履物に装着した履き心地のよいウエアラブル床反力センサを開発し,実験により良好な精度で計測できることを確認した.別途開発した下肢用のウエアラブルな姿勢センサとあわせて下肢の運動解析システムを構築し,従来は困難であった階段昇降などでの連続歩行などにおいても,歩行中の関節モーメントの推定に見通しが得られ,提案法の有効性が確認できた.

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2011 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (22件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Novel approach to ambulatory assessment of human segmental orientation on a wearable sensor system2010

    • 著者名/発表者名
      Kun Liu, Tao Liu, K. Shibata, Y. Inoue, Rencheng Zheng
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 1 42-16

      ページ: 2747-2752

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Physical-sensor and Virtual-sensor based method for Estimation of Lower Limb Gait Posture using Accelerometers and Gyroscopes2010

    • 著者名/発表者名
      K. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering 1 Vol.5, No.4

      ページ: 472-483

    • NAID

      130000422423

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Lower Limb Segment Orientation Using Triaxial Accelerometers2010

    • 著者名/発表者名
      K. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering 1 Vol.5, No.4

      ページ: 368-389

    • NAID

      130000305876

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] A Wearable Ground Reaction Force Sensor System and Its Application to the Measurement of Extrinsic Gait Variability2010

    • 著者名/発表者名
      )T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Sensors 1 Vol.10, No.1

      ページ: 10240-10255

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Identification of a golf swing robot using computing approach2010

    • 著者名/発表者名
      C. Chen, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Neural Neural Computing & Applications 1 DOI10.1007

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Imitation Control for Biped Robot Using Wearable Motion Sensor, Trans. ASME2010

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Mechanisms and Robotics 1 Vol.2, No.2

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] A wearable force plate system for the continuous measurement of triaxial ground reaction force in biomechanical applications2010

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology 1 Vol.21, No.8

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Physical-sensor and Virtual-sensor based method for Estimation of Lower Limb Gait Posture using Accelerometers and Gyroscopes2010

    • 著者名/発表者名
      K.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: Vol.5, No.4 ページ: 472-483

    • NAID

      130000422423

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Lower Limb Segment Orientation Using Triaxial Accelerometers2010

    • 著者名/発表者名
      K.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: Vol.5, No.4 ページ: 368-379

    • NAID

      130000305876

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Wearable Ground Reaction Force Sensor System and Its Application to the Measurement of Extrinsic Gait Variability2010

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: Vol.10, No.1 ページ: 10240-10255

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a golf swing robot using computing approach2010

    • 著者名/発表者名
      C.Chen, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Neural Neural Computing & Applications

      巻: DOI 10.1007

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imitation Control for Biped Robot Using Wearable Motion Sensor2010

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Trans.ASME, Journal of Mechanisms and Robotics

      巻: Vol.2, No.2

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A wearable force plate system for the continuous measurement of triaxial ground reaction force in biomechanical applications2010

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: Vol.21, No.8

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel approach to ambulatory assessment of human segmental orientation on a wearable sensor system2010

    • 著者名/発表者名
      Kun Liu, Tao Liu, K.Shibata, Y.Inoue, Rencheng Zheng
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 42-16

      ページ: 2747-2752

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wearable Force Plate Designed Using Pressure Sensitive Electric Conductive Rubber2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Trans.JSME, Journal of System Design and Dynamics 1 3-3

      ページ: 282-295

    • NAID

      130000132883

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] A Small and Low-cost 3D Tactile Sensor for a Wearable Force Plate2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal 1 9-9

      ページ: 1103-1110

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Measurement of Soft Tissue Deformation to Improve the Accuracy of a Body-Mounted Motion Sensor2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 雑誌名

      Trans.ASME, Journal of Medical Devices 1 3-3

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Wearable Force Plate Designed Using Pressure Sensitive Electric Conductive Rubber2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Trans.JSME, Journal of System Design and Dynamics 3-3

      ページ: 282-295

    • NAID

      130000132883

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Small and Low-cost 3D Tactile Sensor for a Wearable Force Plate2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal 9-9

      ページ: 1103-1110

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Soft Tissue Deformation to Improve the Accuracy of a Body-Mounted Motion Sensor2009

    • 著者名/発表者名
      Tao Liu, Y.Inoue, K.Shibata
    • 雑誌名

      Trans.ASME, Journal of Medical Devices 3-3

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics Analysis of Ankle, Knee and Hip Joints Using a Wearable Sensor System2008

    • 著者名/発表者名
      R. Zheng, T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata, K. Liu
    • 雑誌名

      JSME, J. of Biomechanical Science, Engineering 1 33

      ページ: 343-345

    • NAID

      130000079448

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Kinetics Analysis of Ankle, Knee and Hip Joints Using a Wearable Sensor System2008

    • 著者名/発表者名
      R. Zheng, T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata, K. Liu
    • 雑誌名

      JSME, J. of Biomechanical Science, Engineering 33

      ページ: 343-345

    • NAID

      130000079448

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 歩行分析のためのウエアラブルな床反力・モーションセンサの開発2010

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 劉涛, 芝田京子, 塩島康造, 辻内伸好
    • 学会等名
      臨床歩行分析研究会
    • 発表場所
      豊橋
    • 年月日
      2010-11-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 移動式フォースプレートの開発2010

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 劉涛, 芝田京子, 塩島康造, 辻内伸好
    • 学会等名
      柔軟でウエアラブルな床反力センサ,バイオメカニズム講演会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2010-11-07
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 移動式フォースプレートの開発(柔軟でウエアラブルな床反力センサ)2010

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 劉涛, 芝田京子, 塩島康造, 辻内伸好
    • 学会等名
      バイオメカニズム講演会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2010-11-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 柔軟でウエアラブルな移動式フォースプレートの開発2010

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 芝田京子, 劉涛, 塩島康造, 辻内伸好
    • 学会等名
      日本機械学会,シンポジウム:スポーツアンドヒューマンダイナミクス2010
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Design and Characterization of a Mobile Force Plate and Three-dimensional Motion Analysis System2010

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子, 塩島康造
    • 学会等名
      IEEE SENSORS 2010 Conference
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2010-11-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 柔軟なウエアラブル床反力センサの開発2010

    • 著者名/発表者名
      井上喜雄, 劉涛, 芝田京子, 塩島康造, 辻内伸好
    • 学会等名
      WWLS2010
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Ambulatory estimation of 3D lower limb gait posture in anatomical coordinate frame using wearable sensor system2010

    • 著者名/発表者名
      劉坤, 芝田京子, 井上喜雄
    • 学会等名
      ACMD2010
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2010-08-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Visual and Quantitative Analysis of Lower Limb 3D Gait Posture using Accelerometers and Magnetometers2010

    • 著者名/発表者名
      劉坤, 劉涛, 芝田京子, 井上喜雄
    • 学会等名
      IEEE, ICMA'10
    • 発表場所
      Xi'an China
    • 年月日
      2010-08-08
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Visual and Quantitative Analysis of Lower Limb 3D Gait Posture using Accelero meters and Magnetometers2010

    • 著者名/発表者名
      Kun Liu, Tao Liu, Kyoko Shibata, Yoshio Inoue
    • 学会等名
      IEEE, ICMA'10
    • 発表場所
      Xi'an China
    • 年月日
      2010-08-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A Mobile Force Plate System and Its Application to Quantitative Evaluation of Normal and Pathological Gait2010

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, Y.Inoue, K.Shibata, H. Hirota, K.Shiojima
    • 学会等名
      IEEE/ASME, AIM2010
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2010-07-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A Wearable Force Plate System to Successively Measure Multi-axial Ground Reaction Force forGait Analysis2009

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子
    • 学会等名
      2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics.
    • 発表場所
      Guilin, China
    • 年月日
      2009-12-21
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A Wearable Force Plate System to Successively Measure Multi-axial Ground Reaction Force for Gait Analysis2009

    • 著者名/発表者名
      Tao LIU, Yoshio INOUE, Kyoko SHIBATA
    • 学会等名
      2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Guilin, China
    • 年月日
      2009-12-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 小型三軸力センサと姿勢センサを用いるウエアラブルな床反力計システム2009

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子, 弘田悠将
    • 学会等名
      日本機械学会,福祉工学シンポジウム2009
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 人体部分別の質量同定2009

    • 著者名/発表者名
      陰山卓宏, 井上喜雄, 芝田京子, 劉祷, 劉坤
    • 学会等名
      日本機械学会,福祉工学シンポジウム2009
    • 発表場所
      高知
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] A Master-Slave Control System with Energy Recycling and Force Sensing for Upper Limb Rehabilitation Robots2009

    • 著者名/発表者名
      Chunguang Li, Tao Liu, Kyoko Shibata, Yoshio Inoue
    • 学会等名
      2009 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics.
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2009-07-16
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A Master-Slave Control System with Energy Recycling and Force Sensing for Upper Limb Rehabilitation Robots2009

    • 著者名/発表者名
      Chunguang Li, Tao Liu, Kyoko Shibata, Yoshio Inoue
    • 学会等名
      2009 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2009-07-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Design of Low-Cost Tactile Force Sensor for 3D Force Scan2008

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子
    • 学会等名
      IEEE Conf.on Sensors.
    • 発表場所
      Italy
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Synchronous Imitation Control for BipedRobot Based onWearable Human Motion Analysis System2008

    • 著者名/発表者名
      T.Liu, H. Utsunomiya, Y.Inoue, K.Shibata
    • 学会等名
      2008 IEEE Int'l Conf.on Intelligent Robots and Systems (IROS).
    • 発表場所
      France
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] New Method for Assessment of Gait Variability Based on Wearable Ground Reaction Force Sensor2008

    • 著者名/発表者名
      劉涛, 井上喜雄, 芝田京子
    • 学会等名
      30th Annual Int.Conf.of the IEEE Engineering in Medicine.
    • 発表場所
      Canada
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Design of Low-Cost Tactile Force Sensor for 3D Force Scan2008

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y. Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      IEEE Conf. on Sensors
    • 発表場所
      Italy
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] New Method for Assessment of Gait Variability Based on Wearable Ground Reaction Force Sensor2008

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, Y. Inoue, E. Shibata
    • 学会等名
      30th Annual Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine
    • 発表場所
      Canada
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Synchronous Imitation Control for Biped Robot Based on Wearable Human Motion Analysis System2008

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, H. Utsunomiya, Y. Inoue, K. Shibata
    • 学会等名
      2008 IEEE Int'l Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 発表場所
      France
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] 移動型床反力計測装置2011

    • 発明者名
      井上喜雄, ほか5名
    • 権利者名
      高知工科大学, ほか2名
    • 出願年月日
      2011-01-31
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 移動型床反力計測装置2011

    • 発明者名
      井上喜雄, ほか5名
    • 権利者名
      高知工科大学, ほか2名
    • 出願年月日
      2011-01-31
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 移動型床反力計測装置2010

    • 発明者名
      井上喜雄, 芝田京子, 劉祷, 辻内伸好, 纐纈和美, 土屋陽太郎
    • 権利者名
      高知工科大学, テック技販, 同志社大学
    • 産業財産権番号
      2010-021672
    • 出願年月日
      2010-02-02
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [産業財産権] 移動式床反力計測装置2010

    • 発明者名
      井上喜雄, 芝田京子, 劉祷, 辻内伸好, 纐纈和美, 土屋陽太郎
    • 権利者名
      高知工科大学, テック技販, 同志社大学
    • 産業財産権番号
      2010-021672
    • 出願年月日
      2010-02-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 人体の部位別の質量および重心の測定方法2009

    • 発明者名
      井上喜雄, 芝田京子
    • 権利者名
      高知工科大学
    • 産業財産権番号
      2008-039884
    • 出願年月日
      2009-02-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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