| 研究課題/領域番号 |
15K01660
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
芝田 京子 高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
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| 研究分担者 |
佐藤 公信 高知工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90461384)
武政 龍一 高知大学, 医歯学系, 病院教授 (20294837)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 腰椎系 / 曲げセンサ / 3次関数近似 / 椎間板負荷 / Webサーバ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、3次元姿勢を測定するウエアラブルセンサを開発し、ユーザが正しい姿勢を体で憶え自らの意思で正しい姿勢を維持することをサポートする仕組みを提案することで、姿勢の悪さによる腰痛や肩こり、内臓疾患などを未然に防ぐことにつなげる。具体的には、日常生活中の立位と座位における脊柱の3次元形状を常時測定し、生活パターンと組み合わせて姿勢の良し悪しの時間分布を可視化すること、姿勢改善の自主トレを行えるリアルタイムバイオフィードバックシステムを開発することを目的としている。
初年度である27年度は、脊柱を3次元動作解析装置を用いて測定し、3次元モデル化における問題点を抽出した。この中で、これまでに腰椎系の測定が腰痛予防の観点から重要であることが明らかとなっているため、腰椎系の測定方法、および信号処理アルゴリズムについて再検討した。結果、これまでの3次元動作解析装置を使う方法ではウエアラブル化ができないが、曲げセンサを用いれば腰椎系のみではあるが精度よく測定可能であることがわかった。また、腰椎系の体表面形状を整形外科臨床やカイロプラクティックで一般的に提案されている円弧ではなく、3次関数に近似するアルゴリズムを新たに提案し、より多くの姿勢において、腰痛を評価するための椎間板負荷の推定値が実測値の傾向とよく一致する結果が得られた。
また、姿勢データを蓄積するWebサーバフレームワークを構築し、センサ情報を蓄積したと想定するモバイル端末（スマートフォン）からWebサーバへのデータ送信、および、Webサーバからモバイル端末へのデータ受信が可能なアプリケーションを開発した。現在はcsvファイルでの送受信が可能となっている。
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| 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
H27年度は姿勢のセンサシステムを構築する予定であったが、脊柱の3次元モデル化において、個人差が大きく、動きに対しての変化率が大きいことが測定実験より明らかとなり、想定していた3リンクモデルでは精度が確保できずより多リンクで複雑なモデルが必要であることが判明した。
また、無線化、多チャネル、小型軽量、長時間測定などの仕様をすべて満たす適切な市販の慣性センサを選定できず、各モジュールを組み合わせ自作しているため、やや遅れが生じている。
脊柱の中で最も複雑と考えられる腰椎系のモデル化は目途が立ったため、胸椎、仙骨との関連が引き続き測定から明らかになれば、脊柱全体の簡易モデル化が完結すると考える。
また、H28年度に予定していたサーバ構築と、通信用スマートフォンアプリについてフレームワークを作成することで、研究期間全体での進捗として補完した。
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| 今後の研究の推進方策 |
測定母数を増やして姿勢の3次元モデル化と、センサシステムの構築を進める。モデル化が難航し遅れが見込まれる場合は、立位か座位のどちらか一方での検討とすることや、初期姿勢でのキャリブレーションを取り入れる、統計データを加味するなど、柔軟に対応していく。脊柱のモデル化が確立できれば、サーバ通信時の送受信データが決定するので、センサシステム構築と並行して、アプリケーションのインタフェイスをデザインし姿勢のWeb可視化の検討を進めていく。
H29年度は予定通り、姿勢改善の自主トレが行える仕組みとしてセンサシステムにバイオフィードバック機能を追加する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
姿勢の3次元モデル化が遅れたため、センシングシステム構築に関わる市販センサ一式、試作用部品、実装費などの購入に至らなかった。
しかしながら、新しい腰椎系の測定方法の提案を国際会議で発表しその旅費が発生している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
3次元姿勢のセンシングシステム構築のための試作用部品、実装費、および、Webサーバ構築のための実装費、姿勢矯正法検討のための実験費、臨床調査費に使用する。
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