| 研究課題/領域番号 |
18K11106
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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, システム工学群, 准教授 (00307117)
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| 研究分担者 |
佐藤 公信 国立研究開発法人情報通信研究機構, ナショナルサイバートレーニングセンターサイバートレーニング研究室, 主任研究員 (90461384)
武政 龍一 高知大学, 教育研究部医療学系臨床医学部門, 准教授 (20294837)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 歩行 / ウェアラブル / 下肢関節モーメント / 床反力 / 腰椎椎間板負荷 / モバイル |
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| 研究実績の概要 |
歩行運動において、歩行能力の高精度な情報を日常的にセルフチェックできれば、効果的な歩行運動へ反映でき健康維持向上に有用であると考え、長期に亘り連続的に観察可能なトータルシステムを開発する。
R1年度は、昨年度構築した片脚支持期の股関節モーメントの推定法を下肢3関節に拡張し、実験検証した。立脚側足関節モーメントでは推定に用いる部位が増えるため誤差が蓄積され精度が低下するが、これ以外は、従来法と同等の結果が得られた。また、床反力推定については、時間領域での検討では、各部位の加速度ではなく等価加速度を考えることでセンサ数の削減がある程度の精度で達成されることがわかったが、精度をより向上させるため、周波数領域での検討を進めた。上半身の動きについて、鉛直と進行2方向加速度の周波数解析を実施し、頭部、上胴、下胴の特徴を抽出できた。現在、下半身の特徴抽出を行っており、これを基に部位間の関係を明らかにすることで、計測箇所の削減につなげる。
歩行中の負荷、および姿勢推定では、ウェアラブル推定法を簡易化した。これまでは校正に設置式測定が必要であったが、測定姿勢を減らし身体パラメータを用いて校正を省くことを提案した。従来法からわずかの精度低下で推定が可能であることを実験的に示し、全般ウェアラブル化を実現した。また、脊柱形状と腰椎椎間板負荷値をリアルタイムでスマートフォンに表示するアプリを開発した。さらに、閾値を定めて姿勢がわるくなったときに警告メッセージを表示する機能を追加した。
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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
床反力の推定におけるユーザ負担軽減のためのセンサ数削減の検討方法として、身体各部位の2方向につき加速度の周波数解析を行った。この際、精度を重視して設置式の測定環境を用いたが、実験対象が人間であり、検証範囲を揃えることが困難であったため、実験回数を多く取ることができなかった。そのため実験ごとのばらつきが大きくなり、比較的容易と考えていた上半身の特徴抽出においても時間を要し、下半身についての十分な検討が行えず、高精度を維持した計測箇所削減、片足毎の床反力分離へつながらなかった。
下肢3関節モーメントのウェアラブル推定は条件付きで確立したが、こちらも実験回数を多く取ることが難しかったため、精度の向上をはかることができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
床反力の推定では、周波数解析が歩行運動の特徴抽出に有用であることが見出せたため、引き続き、周波数解析を行って計測箇所削減を試みる。また、下肢関節モーメントの推定では、床反力の推定精度が上がれば、これを基にさらなる精度向上につながるため、床反力の結果を適用する。腰椎椎間板負荷の推定では、重回帰分析による信号処理、構造解析結果をベースとした骨盤の傾斜角度の影響を推定アルゴリズムに追加することでさらなる精度向上を進める。
誤差を小さくし傾向を見出して精度を向上するためには、実験数の増加が不可欠と考える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
センサシステム開発およびクラウド実装において、現有システムで精度が確保できたため物品費およびその他費目の支出が少なかった。
また、コロナ禍による学会、打ち合わせ中止のため、旅費が減少した。
成果は出ているため、外部発表に充当する予定である。
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