バーチャルリアリティを用いた姿勢制御及び歩行能力評価システムの構築

• 研究課題/領域番号: 21700581
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 長野 明紀 神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (30392054)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: バイオメカニクス / 動作解析 / 動力学 / 姿勢制御 / 運動制御 / 姿勢動揺 / 歩行動作 / 走行動作 / バイオフィードバック / 3次元立体視

研究概要

本研究ではバーチャルリアリティの技術を活用し、人間の姿勢制御と歩行の能力を客観的に評価することを可能にした。姿勢制御についてはバーチャルリアリティを用いた視覚フィードバックにより立位保持時の足関節インピーダンスが変化することを明らかにした。また、立位保持時・脱力時それぞれに足関節インピーダンスの値を同定する手法を開発した。歩行に関しては、歩行動作時の力学変数の変化と歩行速度との関係を明らかにした。更にこれを応用して、使用者の意図を推定するインテリジェントなトレッドミルを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] The minimum required muscle force for a sit-to-stand task (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D.C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: 45(未定)(掲載確定) 号: 4 ページ: 699-705
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2011.11.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2脚ロボットの非対称パラメータ励振歩行メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 林健志, 本城豊之, 長野明紀, 羅志偉
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 30(未定)(掲載確定) 号: 8 ページ: 867-877
  • DOI: 10.1080/02640414.2011.568512
  • NAID: 10030209155
  • 査読あり
• [雑誌論文] バーチャルリアリティ技術を用いた買い物課題による高次脳機能検査の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡橋さやか, 種村留美, 長野明紀, 羅志偉, 関啓子
  • 雑誌名: 高次脳機能研究 巻: 32(未定)(掲載確定)
  • NAID: 10031154767
  • 査読あり
• [雑誌論文] コンピュータシミュレーションでみた反動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 吉岡伸輔
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 62 ページ: 10-19
• [雑誌論文] The effect of bilateral asymmetry of muscle strength on the jumping height of squat jump : a computer simulation study (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D. C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Sports Sciences 巻: 29(8) ページ: 867-877
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of bilateral asymmetry of muscle strength on the jumping height of squat jump : a computer simulation study. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D.C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Sports Sciences 巻: 29(未定(受理済))
  • 査読あり
• [雑誌論文] バーチャルリアリティ技術を用いた高次脳機能評価システムの開発-健常者での検討- (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井弘美, 長野明紀, 羅志偉, 関啓子
  • 雑誌名: 神戸大学医学部保健学科紀要 巻: (未定(受理済))
  • NAID: 110008431863
  • 査読あり
• [雑誌論文] An analysis of directional changes in the center of pressure trajectory during stance (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagano, A., Noritake, H., Luo, Z.
  • 雑誌名: Gait and Posture 巻: 31 ページ: 400-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of the bilateral asymmetry of muscle strength on the jumping height of the counter movement jump (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D. C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Sports Sciences 巻: 28(2) ページ: 209-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between elastic energy utilization and active state development within the work enhancing mechanism during countermovement (2010)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, H., Nagano, A., Yoshioka, S., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: 20(2) ページ: 340-347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive attitude control for redundant time-varying complex model of human body in the nursing activity (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 22(4) ページ: 418-429
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel information matrix sparsification approach for practical implementation of SLAM (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Chen, W., Nagano, A.
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 24(5-6) ページ: 819-838
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of the bilateral asymmetry of muscle strength on the jumping height of the counter movement jump. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D.C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Sports Sciences 巻: 28 ページ: 209-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between elastic energy utilization and active state development within the work enhancing mechanism during countermovement. (2010)
  • 著者名/発表者名: Arakawa, H., Nagano, A., Yoshioka, S., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: 20 ページ: 340-347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive attitude control for redundant time-varying complex model of human body in the nursing activity. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 22 ページ: 418-429
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel information matrix sparsification approach for practical implementation of SLAM. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Chen, W., Nagano, A.
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 24 ページ: 819-838
  • 査読あり
• [雑誌論文] 筋骨格系バイオメカニクスの動力学シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 吉岡伸輔
  • 雑誌名: システム/制御/情報 巻: 54 ページ: 392-394
• [雑誌論文] Application of biomechanical simulation in nursing activity-towards a new adaptive strategy of lifting up human body. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 雑誌名: バイオメカニクス研究 巻: 14 ページ: 52-60
• [雑誌論文] An analysis of directional changes in the center of pressure trajectory during stance. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagano, A., Noritake, H., Luo, Z.
  • 雑誌名: Gait and Posture 31 ページ: 400-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] 音刺激のバイオフィードバックによる姿勢保持課題の遂行支援. (2010)
  • 著者名/発表者名: 則武悠人, 長野明紀, 羅志偉
  • 雑誌名: システム/制御/情報 54((未定)(受理済))
  • 査読あり
• [雑誌論文] シミュレーションによるヒト動作の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 雑誌名: 体育の科学 60((未定)(受理済))
• [雑誌論文] 順動力学シミュレーションの基礎理論-モデリング、数値積分、最適化について- (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 雑誌名: バイオメカニクス研究 14((未定)(受理済))
• [雑誌論文] Biomechanical analysis of the relation between movement time and joint moment development during a sit-to-stand task (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D. C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: BioMedicalEngineering OnLine 巻: 8 ページ: 27-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] An adaptive treadmill-style locomotion interface and its application in 3D interactive virtual market system
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 雑誌名: Intelligent Service Robotics 巻: (in press)
• [雑誌論文] The minimum required muscle force for a sit-to-stand task
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D. C., Fukashiro, S.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Renormalization molecular dynamics for micro fluid analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kashihara, Y., Nagano, A., Luo, Z.
  • 学会等名: CBI/JSBi 2011合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Modeling and control of a humanoid robot arm with redundant biarticular muscle torques (2011)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 学会等名: The 23rd IASTED International Conference on Biomechanics (BioMech 2011)
  • 発表場所: ピッツバーグ、アメリカ
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 一流アーチェリー選手におけるリリースに向けた身体動揺の推移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉本誠二, 長野明紀
  • 学会等名: 日本体育学会第62回大会
  • 発表場所: 鹿屋体育大学(鹿児島県鹿屋市)
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 倒立振子のパラメータ励振原理による効率的な二足動的歩行のための目標軌道設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本城豊之, 林健志, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 第21回インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 人間の歩行意図推定と訓練システムの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤翔一, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 第21回インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 近赤外光を用いた情動識別に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村瀬友規, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 第21回インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 静止立位姿勢時の足首粘弾性の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 巌和隆, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 第21回インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 立ち上がり動作を用いた筋力余裕度評価法(MEMS慣性センサを用いた筋力余裕度計の試作) (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉岡伸輔, 長野明紀, Hay, D.C., 伊坂忠夫, 深代千之
  • 学会等名: 第21回インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 足関節動作の制限が垂直跳びの力学的出力に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川裕志, 長野明紀, 金久博昭
  • 学会等名: 第21回日本バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国士舘大学(東京)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] ネットワーク結合システムのハイブリッド制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村山暢, 羅志偉, 長野明紀
  • 学会等名: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 運動イメージに対する視覚的バイオフィードバックの効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永井伸一, 村瀬友規, 関啓子, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Effects of stretch velocity and preactivation on muscle performance during stretch-shortening cycle-a simulation study (2011)
  • 著者名/発表者名: Ruan, M., Nagano, A., Fukashiro, S., Li, L.
  • 学会等名: 23rd Congress of International Society of Biomechanics
  • 発表場所: ブリュッセル、ベルギー
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] The effect of the bilateral asymmetry of muscle strength on the jumping height of the counter movement jump : a computer simulation study (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D.C., Himeno, R., Fukashiro, S.
  • 学会等名: 23rd Congress of International Society of Biomechanics
  • 発表場所: ブリュッセル、ベルギー
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] Development of a 3D interactive virtual market system with adaptive treadmill control. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, K., Nagano, A., Luo, Z.
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: 台北、(台湾)
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] バーチャルリアリティ技術を用いた高次脳機能評価システムの開発-第2報 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡橋さやか, 押海龍生, 酒井弘美, 出水朋子, 遠藤裕美, 小嶌麻木, 澤真澄, 永井伸一, 長野明紀, 羅志偉, 種村留美, 関啓子
  • 学会等名: 第34回日本神経心理学会総会
  • 発表場所: 京都大学(京都)
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Derivation of stability conditions of passive dynamic walking. (2010)
  • 著者名/発表者名: Honjo, T., Nagano, A., Luo, Z.
  • 学会等名: 13th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Suppor Technologies for Mobile Machines
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知)
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] Adaptive treadmill control by human will. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 学会等名: 13th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知)
  • 年月日: 2010-08-31
• [学会発表] 姿勢動揺方向の解析を用いた聴覚フィードバック効果の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 則武悠人, 羅志偉
  • 学会等名: 第21回日本バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国士舘大学(東京)
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] コンピュータシミュレーションの基礎理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 学会等名: 第21回日本バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国士舘大学(東京)
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] コンピュータシミュレーションの基礎理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 学会等名: 第21回日本バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 国士舘大学(東京)(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-29
• [学会発表] Passive control of a dual-arm cooperative robot. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kido, K., Luo, Z., Nagano, A.
  • 学会等名: The SICE Annual Conference 2010
  • 発表場所: 台北、(台湾)
  • 年月日: 2010-08-19
• [学会発表] The minimum required muscle force for a sit-to-stand task. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S., Nagano, A., Hay, D.C., Fukashiro, S.
  • 学会等名: 6th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: (シンガポール)Suntec Convention Center
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] A new method of posturography processing : directional change analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagano, A., Noritake, H., Luo, Z.
  • 学会等名: 6th World Congress on Biomechanics
  • 発表場所: Suntec Convention Center,シンガポール
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] A new method of posturography processing : directional change analysis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagano, A., Noritake, H., Luo, Z.
  • 学会等名: 6th World Congress on Biomechanics
  • 発表場所: シンガポール,Suntec Convention Center
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Reduced model adaptive force control for carrying human beings with uncertain body dynamics in nursing care. (2010)
  • 著者名/発表者名: Dong, H., Luo, Z., Nagano, A.
  • 学会等名: 2010 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: モントリオール、(カナダ)
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] パラメタ励振原理を用いた高効率な歩行動作のシミュレーション研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 本城豊之, 羅志偉
  • 学会等名: 第22回日本トレーニング科学会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] パラメタ励振原理を用いた高効率な歩行動作のシミュレーション研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 本城豊之, 羅志偉
  • 学会等名: 第22回日本トレーニング科学会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2009-12-06
• [学会発表] バイオフィードバックが姿勢制御能力に及ぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 学会等名: 日本体育学会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] バイオフィードバックが姿勢制御能力に及ぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀
  • 学会等名: 日本体育学会第60回記念大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] 姿勢維持課題における聴覚フィードバックの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 則武悠人, 長野明紀, 羅志偉
  • 学会等名: 第53回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 神戸市産業振興センター(兵庫県)
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] バーチャルリアリティ技術を用いた高次脳機能評価システムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井弘美, 岡橋さやか, 山本麻木, 出水朋子, 遠藤裕美, 由中優希, 押海龍生, 長野明紀, 羅志偉, 関啓子
  • 学会等名: 第48回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: タウンホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2009-04-25
• [学会発表] Biomechanics of the human balance control system. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagano, A.
  • 学会等名: 第二回日・豪・中健康科学技術フォーラム
  • 発表場所: 浙江大学(中国)
  • 年月日: 2009-04-23
• [学会発表] バーチャル商店街を用いた高次脳機能評価システムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本麻木, 岡橋さやか, 出水朋子, 遠藤裕美, 酒井弘美, 押海龍生, 山中優希, 長野明起, 関啓子, 羅志偉
  • 学会等名: 全国回復期リハビリテーション病棟連絡協議会第13回研究大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター(大阪府)
  • 年月日: 2009-02-14
• [図書] バイオメカニクス-人体運動の力学と制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長野明紀, 吉岡伸輔
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: ラウンドフラット
• [備考]
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~aknrngn/
• [備考]
  • URL: http://kuid.ofc.kobe-u.ac.jp/InfoSearch/html/researcher/researcher_QKBj80vPS5HO-IBQ3mbe3w_ja.html?backtoResultPath=html/shozoku/shozoku_11-3_ja.html
• [備考]
  • URL: http://kuid.ofc.kobe-u.ac.jp/InfoSearch/Detail.do?dbid=1&recordnumber=QKBj80vPS5HO%2BIBQ3mbe3w%3D%3D