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健康長寿社会のための筋骨格モデルにもとづくエクササイズのGUIデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 21K12557
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90010:デザイン学関連
研究機関兵庫県立工業技術センター

研究代表者

平田 一郎  兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 上席研究員 (80470243)

研究分担者 福井 航  兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 主任研究員 (60632742)
後藤 泰徳  兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 専門研究員 (70470242)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード健康経営 / 筋骨格シミュレーション / 代謝エネルギー / ウェラブルデバイス / 筋活動 / 可視化 / 日常動作 / 健康寿命 / 日常生活活動 / GUI / 筋骨格モデル
研究開始時の研究の概要

高齢者は、健常な状態から要介護状態になるまでに「フレイル」という中間的な段階を経ていると考えられている。フレイル状態が継続すると、生活の質を落とすだけでなく様々な合併症も引き起こす危険があるが、初期段階で対策を行えば、元の健常な状態に戻る可能性があると言われている。そこで本研究では、フレイルになる前段階あるいはフレイル初期段階において、対象者に積極的な(歩行)運動を実施してもらう方法として、運動解析に基づいた効果的な表示方法等のGUIデザインについて研究する。

研究実績の概要

これまでの研究では、筋活動量を可視化する方法として筋骨格シミュレーションモデルを活用することを検討してきた。さらに、筋骨格シミュレーションモデルに反映させるための動作姿勢を推定する方法として、撮影した動画データをもとに人の動作姿勢(ボーン)を推定する方法についても検証し、動作姿勢のデータ構築の可能性について検討してきた。蓄積した姿勢データとリアルタイムに計測した姿勢データを関連付けてフィードバックさせる方法として、日常動作をメンタルモデルダイアグラムの手法を用いて分類した。
今年度は、ウェラブルデバイスを活用して日常の筋活動量をシミュレーションする方法について検討した。この方法により、動画撮影が難しい環境でも活動量を計測できる上、長期的な記録・分析も可能となる。最初に、ウェラブルデバイス(スマートウォッチ)により移動時間や停滞時間、歩数、階段を上った階数などのデータを取得し、動作を分類した。次に、分類した動作をそれぞれ筋骨格シミュレーションモデルを用いて代謝エネルギーを計算した。その後、ウェラブルデバイスで取得したデータと各動作のシミュレーション結果を対応づけた。これにより、日中における代謝エネルギーを部位ごとに比較・可視化することができるようになった。日中の代謝エネルギーを試算できるようになったことにより、運動不足や摂取エネルギーの過不足について注意喚起を促すことも可能となった。今後は、筋活動量や代謝エネルギーをGUIに反映させて可視化する方法について検討する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ウェラブルデバイスを活用して日常の筋活動量をシミュレーションする方法について検討することにより、今までよりも日常動作の計測が容易となった。その反面、当初から計画していたGUIデザインの着手が遅れており、次年度中に作業を完成させる予定である。

今後の研究の推進方策

ウェラブエルデバイスを用いて日中の動作を簡易的に計測し、予め計算した代謝エネルギーや筋活動量と紐づけることで、日中の代謝エネルギーを部位ごとに可視化することができるようになった。今後は、これまでに検討してきた「日常動作の計測データ」をユーザにどのように示すのが最適であるか検討する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うちオープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ウェルビーイング社会の実現に向けた筋活動量の可視化について2023

    • 著者名/発表者名
      平田一郎
    • 雑誌名

      価値創造スマートものづくり研究センターニュースレター

      巻: 13 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 兵庫県立工業技術センターにおけるデザイン振興活動2023

    • 著者名/発表者名
      平田一郎
    • 雑誌名

      DESIGNPROTECT

      巻: 137(36-1) ページ: 35-39

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Backpacks with Air Mesh Back Panels and Curved Boards in Standing Position2023

    • 著者名/発表者名
      Hirata Ichiro、Nakamoto Hiroyuki、Nonaka Takashi
    • 雑誌名

      AHFE International

      巻: Vol. 114 ページ: 21-26

    • DOI

      10.54941/ahfe1004217

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 2021年度 日本人間工学会関西支部春季講演会 (ビッグデータ人間工学研究部会担当) 開催報告2022

    • 著者名/発表者名
      平田一郎, 新家敦
    • 雑誌名

      人間工学

      巻: 58巻3号 ページ: 136-137

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 共創における創造性2023

    • 著者名/発表者名
      平田一郎
    • 学会等名
      第70回日本デザイン学会春季研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人間中心設計のための機械学習による筋負荷解析の汎用化2023

    • 著者名/発表者名
      福田純、平田一郎、福井航
    • 学会等名
      産業応用工学会 全国大会2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数の技術分野の連携による課題解決2023

    • 著者名/発表者名
      平田一郎
    • 学会等名
      日本人間工学会第64回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 汎用システムデザインプロセスによる製品開発2023

    • 著者名/発表者名
      平田一郎
    • 学会等名
      第18回日本感性工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 日常活動における筋活動量の計測と可視化の取り組み -筋骨格モデルによる筋活動量計算とAIによる姿勢推定-2022

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航,福田純,後藤泰徳
    • 学会等名
      第24回日本感性工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 日常生活における活動量の計測と可視化の取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航,福田純,後藤泰徳
    • 学会等名
      日本感性工学会大会ヒューマン デザインテクノロジー研究部会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 姿勢推定AI と筋骨格モデリング シミュレータによる筋活動量の推定2022

    • 著者名/発表者名
      福田純,福井航,平田一郎,後藤泰徳
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 健康長寿社会の実現に向けた筋活動量の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航,福田純,後藤泰徳
    • 学会等名
      2022 年度日本人間工学会関西支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] メンタルモデルダイアグラムを応用した日常生活活動分類2022

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航 ,福田純 ,後藤泰徳
    • 学会等名
      第17回日本感性工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 生活データの解析・シミュレーションによる健康増進システム2021

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航 ,福田純 ,後藤泰徳
    • 学会等名
      デザイン人間工学報告会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋骨格シミュレーションによる活動量の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      平田一郎,福井航 ,福田純 ,後藤泰徳
    • 学会等名
      2,021年度日本人間工学会関西支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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