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2020 年度 実績報告書

生体信号によるリアルタイム感情推定を用いた歩行補助・促進システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04505
研究機関早稲田大学

研究代表者

田中 英一郎  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (10369952)

研究分担者 弓削 類  広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (20263676)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード歩行補助 / 運動促進 / 感情評価
研究実績の概要

これまで開発してきた患者向け歩行補助機をさらに発展させ,高齢者・健常者の運動促進用の歩行補助システムの開発を行った.従来の装置は物理的に補助をすることが多かったが,使用者のやる気がなければその効果はなく,モチベーションを維持することが重要である.そこで,歩行中の感情をリアルタイムに2次元的に評価し,その結果に応じて歩行補助機の目標パラメータを調整し,快かつ覚醒した状態に感情を導くことにより,より効果的に運動促進し,介護予防および自立支援に寄与することを目的としている.
初年度に軽量化し両足に装着可能な軽量型歩行補助機を開発し,感情状態と歩容との関連性についても方向性を確認した.まず,歩容マップ内の被験者ごとの理想歩行といえる歩行比のラインを予備実験にて取得し,このライン上に沿ってもしくはその直角方向に装置の目標パラメータをシフトさせると,感情が一定の方向にシフトする傾向があることを確認した.また,それらの方向に繰り返し変化させることにより,よりその傾向が高まることを確認した.次年度には,ニューラルネットワークの構造を変更して感情評価システムの高精度化を図り,表情筋を使わずとも心拍と脳波のデータで表情筋使用時と同程度以上の精度を得られることを確認した.また,感情が高まっていてもすでに疲労している場合に歩行補助機の歩行周期を縮め歩幅を大きくすることは大変危険である.そこで,歩行中の疲労を容易に計測する方法として,筋電およびNIRS(近赤外分光法)による筋疲労評価を比較検討した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定と変更しているが,初年度に歩行補助機,次年度に評価システムの開発を行い, それぞれ概ね進展している.

今後の研究の推進方策

最終年度に歩行補助機と評価システムを統合したシステムを構築し,その効果確認に高齢者等の被験者を予定していたが,現在コロナ禍のため出張禁止状態が続いていることから,病院や介護施設での計測は困難と考え,大学内にて被験者を集い実験する方針に変更する.しかし大学も現時点で入構規制等があるため,状況に応じて適宜対応する.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Study of Current Emotion and Muscle Fatigue Evaluation Method for a Walking Assistive Device2020

    • 著者名/発表者名
      Jun-Yan Yang, Jyun-Rong Zhuang, Guan-Yu Wu, Eiichiro Tanaka
    • 学会等名
      AIM2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Relation between Muscle Fatigue and Walking Mode Based on NIRS for A Walking Assistive Device2020

    • 著者名/発表者名
      Yukai GONG, Junyan YANG, Eiichiro TANAKA
    • 学会等名
      ISIPS2020
    • 国際学会
  • [学会発表] インクルーシブデザインによるライフサポート機器の開発2020

    • 著者名/発表者名
      田中英一郎
    • 学会等名
      制振工学研究会 技術交流会 基調講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 医工・産学連携によるライフサポート機器の開発2020

    • 著者名/発表者名
      田中英一郎
    • 学会等名
      呉高専 特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] A Control Method for Walking Assistive Device Considering Emotion and Body Condition2020

    • 著者名/発表者名
      Jun-Yan Yang, Jyun-Rong Zhuang, Guan-Yu Wu, Eiichiro Tanaka
    • 学会等名
      Robomech2020
  • [産業財産権] トルクリミッター2020

    • 発明者名
      田中英一郎・大澤一貴
    • 権利者名
      早稲田大学,(株)スペース・バイオ・ラボラトリーズ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-070975

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公開日: 2021-12-27  

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