| 研究課題/領域番号 |
19K19821
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
中嶋 香奈子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (00760290)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 歩行動作分析 / 足部機能評価 / 剪断力計測 / リアルタイムモニタリング / 人間工学 / 計測工学 / 足部異常予防 |
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| 研究実績の概要 |
外反母趾や胼胝，巻き爪などの足部の異常は高齢者の転倒リスクを増加させると報告されている．さらに近年では，幼少期からの足部異常の発生増加も深刻な問題であり，これらは将来的に身体の痛みや疾患，傷害につながる恐れがあることから，幅広い年代を通して健康的な足部状態の保持のための対策が求められる．しかし，日常生活の中で簡便に活用可能な，足部機能および歩行機能の定量的評価手法は未だ確立されていない．そこで本研究課題では，ヒトの足底部にかかる「剪断応力」に着目した定量的評価手法の構築を目的とし，足部・歩行機能の新たな評価パラメータの創出を目指した計測システムの開発を行った．具体的には，小型三軸力センサとデータ伝送用の無線装置を備えた靴型の足底部剪断力計測デバイスを独自に開発し，デバイスを用いた歩行データの取得を行うことで，新たな評価手法の確立を目指した．
2019年度は足底部剪断力計測デバイスの開発を進め，歩行分析を行うための通信制御および計測データ記録・提示用アプリケーションの構築を行った．さらに，開発デバイスを用いて健常者を対象とした10m歩行の予備実験を行い，ヒトの歩行動作における足底部の剪断応力の計測が実際に可能かどうか検証を行った．また，センサの配線や無線装置実機の配置について，足部動作への影響等を踏まえてデバイスの構成を検討した．これらの結果より，歩行時の足底部にかかる剪断応力・足底圧がワイヤレスの状態で検出でき，個人の足部状態に着目可能な特徴量の抽出を行うことができた．小型剪断力計測センサと無線通信の活用により，場所や環境を問わず歩行動作の定量計測ができる本開発デバイスは，足部の解剖学的構造や3次元的な動作分析に着目し，対象者個人に合わせた足部・歩行機能の新たな評価手法を見出す1つのツールとして提案できると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2019年度は，ヒトの歩行動作時の足底部にかかる剪断応力を定量的に評価するための計測装置として，足底部剪断力計測デバイスの開発を行った．ここまでに，センサの配線や無線装置実機の開発および計測靴への配置について，足部動作への影響等を踏まえてデバイスの構成を検討するなど，試作デバイスの作製を進めた．その結果から，計測データが歩行動作時においても安定して取得できることを確認した．また，本デバイスの通信制御・記録用アプリケーションソフトウェアをAndroid Studioにて新たに構築し，これらの動作検証を行うことで開発デバイスの有用性を確認した．加えて，本デバイスを用いて健常者を対象とした10m歩行の予備実験を行うことで足部や歩行に関するデータを取得した．これにより，ヒトを対象とした実験を行うための基礎的検証を進めることができた．以上より，本研究課題の進捗に関して大きな問題はなく，おおむね順調に進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度は足部・歩行機能の評価に必要な足底部剪断力計測デバイスの開発を進めた．開発デバイスの動作検証および健常者を対象とした予備実験の結果に基づき，本デバイスによりヒトの足部・歩行機能の計測・評価が可能であることを確認した．2020年度以降は本デバイスを用いて健常者・高齢者・足部疾患患者を対象とした歩行計測実験を行う．健常者の基礎的な足部・歩行データに加えて，足部異常の発生率が上がる高齢者層や，足部異常の重症度の高い足部疾患患者を網羅したフィールド実験を行うことで，より広い範囲のデータから足部疾患の発生メカニズムに繋がり得る評価要素を抽出することを目指す．はじめに，既存の評価手法である三次元動作解析システムと合わせて歩行実験を行うことで，開発デバイスの有用性を示す．そして，足底部剪断力計測デバイスから得られる各対象者の計測データについて，多変量解析の手法を用いて足部の解剖学的構造・歩行動作に関連する身体運動データの特徴のパターン分類を行う．対象者ごとの特徴量を抽出・分類することで歩行および足部機能の分析アルゴリズムを構築し，新たな定量的評価手法の確立を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度の途中において，研究責任者の産前後・育児休暇の取得が発生したことと，デバイスの開発にあたり，部品の見積り請求金額よりも低価格で物品を購入することができたため，研究計画経費との差異が生じた．
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