無線型慣性センサによるモーションキャプチャシステムの開発とリハビリ応用試験

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24650343
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 渡邉 高志 東北大学, 大学院医工学研究科, 教授 (90250696)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 慣性センサ / 角速度 / 加速度 / 歩行 / 角度 / リハビリ

研究概要

無線型慣性センサ，及び計測，可視化，解析のためのソフトウェアの開発を行い，モーションキャプチャシステムの基本システムを開発した．また，3次元運動の計測方法を構築し，開発したシステムとともに，健常者，及び運動機能障害者での歩行計測試験を通して有効性を確認した．さらに，この試験で明らかになった問題点に基づいて，計測方法とシステムの改良を行った．以上により，リハビリテーションにおける歩行計測とその結果の可視化，解析に関して，実応用可能なシステムになることを期待できる結果が得られた．

研究成果

• [雑誌論文] A Basic Study on a Method of Evaluating 3-dimentional Foot Movements in Walking (2014)
  • 著者名/発表者名: Maho Shiotani, and Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Proc. IEEE-EMBS Int. Conf.Biomedical and Health Informatics 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 慣性センサを用いた下肢角度計測に関する検討～健常者での通常歩行およびぶん回し歩行による評価～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 照山裕太,渡邉高志
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: Vol.113, No.499 ページ: 19-24
• [雑誌論文] Angle Measurements During 2D and 3D Movements of a Rigid Body Model of Lower Limb : Comparison between Integral-based and Quaternion-based Methods (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Watanabe, Kento Ohashi
  • 雑誌名: Proc. 7th Int. Conf. Bio-inspired Systems and Signal Processing ページ: 35-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Gait Movements of a Hemiplegic Subject with Wireless Inertial Sensor System before and after Robotic-assisted Gait Training in a Day (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Watanabe, Jun Shibasaki
  • 雑誌名: IFMBE Proceedings 巻: Volume 41 ページ: 1730-1733
  • DOI: 10.1007/978-3-319-00846-2_427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Movement Change Induced by Voluntary Effort with Low Stimulation Intensity FES-assisted Dorsiflexion : A Case Study with a Hemiplegic Subject (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Watanabe, Shun Endo, Katsunori Murakami, Yoshimi Kumagai, and Naomi Kuge
  • 雑誌名: IEEE EMBS Conf. Neural Engineering 巻: Proc. the 6th Int ページ: 327-330
  • DOI: 10.1109/NER.2013.6695938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of Variable-Gain Kalman Filter based on Angle Error Calculated from Acceleration Signals in Lower Limb Angle Measurement with Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Teruyama and Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: Volume 2013 ページ: Article ID 398042
  • DOI: 10.1155/2013/398042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Evaluation of Balance Prediction Models for Sit-to-Stand Movement in the Sagittal Plane (2013)
  • 著者名/発表者名: Oscar David Pena Cabra, Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: Volume 2013 ページ: Article ID 592328
  • DOI: 10.1155/2013/592328
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Basic Study on Variable-Gain Kalman Filter based on Angle Error Calculated from Acceleration Signals for Lower Limb Angle Measurement with Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Teruyama, Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Conf. the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 巻: Proc. 35th Ann. Int. ページ: 3423-3426
  • DOI: 10.1109/EMBC.2013.6610277
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Trial of Making Reference Gait Data for Simple Gait Evaluation System with Wireless Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Karasawa, Yuta Teruyama, Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Conf. the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 巻: Proc. 35th Ann. Int. ページ: 3427-3430
  • DOI: 10.1109/EMBC.2013.6610278
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Measurement of Lower Limb Angles Using Wireless Inertial Sensors during FES Assisted Foot Drop Correction with and without Voluntary Effort (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Watanabe, Shun Endo, Katsunori Murakami, Yoshimi Kumagai, and Naomi Kuge
  • 雑誌名: Int. J. Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics 巻: Vol.3, No.3 ページ: 216-220
  • DOI: 10.7763/IJBBB.2013.V3.199
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Validation Test of Measurement Method of Lower Limb Angles based on Kalman Filter on Different Type of Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Teruyama, Takashi Watanabe
  • 雑誌名: Int. J. Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics 巻: Vol.3, No.3 ページ: 211-215
  • DOI: 10.7763/IJBBB.2013.V3.198
  • 査読あり
• [雑誌論文] 慣性センサを用いた下肢3次元運動の計測に関する検討～剛体リンクモデルによる評価～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋研斗,渡邉高志
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: Vol.112, No.479 ページ: 69-74
• [雑誌論文] カルマンフィルタを用いた慣性センサによる下肢角度計測法の精度改善に関する検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 照山裕太,渡邉高志
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: Vol. 112, No. 297 ページ: 11-16
• [学会発表] A Basic Study on a Method of Evaluating 3-dimentional Foot Movements in Walking (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shiotani, and T. Watanabe
  • 学会等名: IEEE-EMBS Int. Conf. Biomedical and Health Informatics
  • 発表場所: スペイン・バレンシア
  • 年月日: 2014-06-03
• [学会発表] 慣性センサを用いた下肢角度計測に関する検討～健常者での通常歩行およびぶん回し歩行による評価～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 照山裕太,渡邉高志
  • 学会等名: MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 町田
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] A Basic Study on Evaluation of Ankle Dorsiflexion by Measurment in Sitting Position for FES-Assited Foot Drop Correction (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shiotani, T. Watanabe, K. Murakami, Y. Kumagai, N. Kuge
  • 学会等名: The Joint Symp. 8th Int. Symposium on Medical, Bio- and Nano-Electronics, and 5th Int. Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-03-06
• [学会発表] Angle Measurements During 2D and 3D Movements of a Rigid Body Model of Lower Limb : Comparison between Integral-based and Quaternion-based Methods (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, K. Ohashi
  • 学会等名: 7th Int. Conf. on Bio-inspired Systems and Signal Processing
  • 発表場所: フランス・アンジェ
  • 年月日: 2014-03-03
• [学会発表] A basic Study on Evaluation of 3 dimentional foot movement for FES-assisted foot drop correction (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shiotani, T. Watanabe, S. Endo, K. Murakami, Y. Kumagai, and N. Kuge
  • 学会等名: Inovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Symp.
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-01-21
• [学会発表] 片麻痺者のFESによる下垂足歩行矯正における足部動作3次元解析に関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塩谷真帆,渡邉高志,遠藤駿.村上克徳,熊谷芳美,久家直巳
  • 学会等名: 第34回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 所沢
  • 年月日: 2013-11-16
• [学会発表] Movement Change Induced by Voluntary Effort with Low Stimulation Intensity FES-assisted Dorsiflexion : A Case Study with a Hemiplegic Subject (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, S. Endo, K. Murakami, Y. Kumagai, and N. Kuge
  • 学会等名: The 6th Int. IEEE EMBS Conf. Neural Engineering
  • 発表場所: アメリカ・サンディエゴ
  • 年月日: 2013-11-06
• [学会発表] Measurement of Gait Movements of a Hemiplegic Subject with Wireless Inertial Sensor System before and after Robotic-assisted Gait Training in a Day (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, J. Shibasaki
  • 学会等名: The XIII Mediterranean Conf. Med. and Biolog. Eng. and Comput.
  • 発表場所: スペイン・セビリア
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] A Basic Study on Variable-Gain Kalman Filter based on Angle Error Calculated from Acceleration Signals for Lower Limb Angle Measurement with Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Teruyama, T. Watanabe
  • 学会等名: 35th Ann. Int. Conf. the IEEE Eng. Med. and Biology Soc.
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-07-05
• [学会発表] A Trial of Making Reference Gait Data for Simple Gait Evaluation System with Wireless Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Karasawa, Y. Teruyama, T. Watanabe
  • 学会等名: 35th Ann. Int. Conf. the IEEE Eng. Med. and Biology Soc.
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-07-05
• [学会発表] A Preliminary Study on Analyzing 3-Dimentional Foot Movements in 10 m Walking with FES-Assisted Foot Drop Correction (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Shiotani, T. Watanabe
  • 学会等名: 35th Ann. Int. Conf. the IEEE Eng. Med. and Biology Soc.
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-07-05
• [学会発表] Measurement and Control of Lower Limb Movements for Gait Rehabilitation of Hemiplegic Subjects (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 学会等名: 5th Int. Conf. Bioinf. and Biomed. Tech.
  • 発表場所: 中国・マカオ
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] A Validation Test of Measurement Method of Lower Limb Angles based on Kalman Filter on Different Type of Inertial Sensors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Teruyama, T. Watanabe
  • 学会等名: 5th Int. Conf. Bioinf. and Biomed. Tech.
  • 発表場所: 中国・マカオ
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] 慣性センサを用いた下肢3次元運動の計測に関する検討～剛体リンクモデルによる評価～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋研斗・渡邉高志
  • 学会等名: MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 町田
  • 年月日: 2013-03-14
• [学会発表] 無線型慣性センサによる簡易歩行評価システムに関する検討 : 健常者の普通歩行の計測による基準データの作成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柄澤勇太,照山裕太,遠藤駿,渡邉高志
  • 学会等名: 第33回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 慣性センサを用いた下肢3次元運動の角度計測に関する検討 : 剛体リンクモデルによる基礎的評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大橋研斗,渡邉高志
  • 学会等名: 第46回日本生体医工学会東北支部大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] カルマンフィルタを用いた慣性センサによる下肢角度計測法の精度改善に関する検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 照山裕太,渡邉高志
  • 学会等名: MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] 頚髄梗塞者へのHybrid Assistive Limb (HAL)を用いた歩行練習が歩容の改善を認めた一例 (2012)
  • 著者名/発表者名: 芝崎淳,渡邉高志
  • 学会等名: 第47回日本脊髄障害医学会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] A Preliminary Test of Lower Limb Joint Moment Estimation Method without Ground Reaction Force using Inertial Sensors (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, H. Mori, and T. Suzuki
  • 学会等名: 34th Ann. Conf. the IEEE EMBS
  • 発表場所: アメリカ・ボストン
  • 年月日: 2012-08-30
• [学会発表] A Study on Wearable Sensor System for Simple Gait Evaluation in Rehabilitation : Tests of Stride Length Measurement with Neurologically Intact Subjects (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nitta, T. Watanabe
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2012-05-12
• [学会発表] A Test of the Kalman-filtering-based Angle Measurement Method in Using Wireless and Wired Inertial Sensors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Teruyama, T. Watanabe
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2012-05-10