2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of walking motion learning support system by artificial intelligence using wearable sensors
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21K11478
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
難波 秀行 日本大学, 理工学部, 准教授 (80559790)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 身体活動 / 歩行動作 / 人工知能 / スマートシューズ / 足底圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中高齢者（35名）を対象に行った歩行実験のデータ分析を進めている．歩行実験は，約10ｍの歩行路を通常歩行，速歩，ゆっくり歩行の3種類の歩行をそれぞれ5本づつ行わせ，床反力計による１歩行周期のエネルギー効率を評価した．同時にスマートシューズ（小型モーションセンサー内蔵）と足底圧分布を評価して，歩行のエネルギー効率を評価できる可能性を検討している．収集した二重標識水による１週間のエネルギー消費量，3軸加速度計による身体活動量の定量化に向けてデータ解析を進めており，これらのデータと歩行の機械的効率（＝総仕事量/エネルギー消費量）の関係性を明らかにすることを試みている．今年度は，歩行のエネルギー効率の基礎的な原則について，文献レビューを進めており，その過程でヒトの動きに関する物理学について，書籍としてまとめる機会を得た．また，解析ソフトのプログラミングを行いデータ分析を進めている．歩行時のエネルギー効率と身体活動量の関係についての仮説は，エネルギー効率が良い方が歩数は多く移動距離が長くなるという点が挙げられる．さらには，歩行動作を改善することにより，歩行のエネルギー効率を高めることで，身体活動量を高め，モビリティを向上させることに繋がる可能性がある．本研究の最終目標は，スマートシューズを用いて，歩行時に得られた各データに基づき人工知能によるフィードバックシステムを開発することである．個々に最適な範囲で身体活動量を増加させることができれば，糖尿病や高血圧などの生活習慣病を予防することに繋がり，高齢社会が抱える諸問題の解決に貢献できると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
１年目は計画していた歩行実験をスムーズに進められた状況ではあったが，２年目に予定していたデータ分析にやや手間取っている．その一つ目の理由は，導入した解析ソフトのプログラミングの煩雑さが挙げられる．二つ目の理由は，今回使用したセンサー類の精度が飛躍的に向上しており，膨大なデータが集められていることが挙げられる．
一方，当初予定していなかった成果として，解析プログラムを提供していただいた共同研究者より，ヒトの動きに関する物理学の基本的な考え方について学ぶ機会があり，翻訳書として出版することができた．しかしながら，全体を通した研究推進はやや遅れていると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
データ解析を行い，計画しているスマートシューズによるAIフィードバックシステムの開発に向けて取組みを進めたい．とりわけ，床反力計およびスマートシューズにより収集したデータは，分解能が高く非常に膨大な量のデータを扱うことなる．したがって，解析ソフトの活用を含めて今後のデータ分析，アルゴリズム開発を計画的に進めることが今後の課題である．
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| Causes of Carryover |
1年目に足底圧分析システム一式の購入が採択予算内では困難であったため，一部をレンタルしたことにより残額が生じた．２年目は，ほぼ計画通り解析ソフトウェアの利用に予算を使用したが，１年目からの繰り越し額が残額となった．３年目は，これらをソフトウェアの開発の予算として使用する予定である．
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[Journal Article] Regional Difference in the Impact of COVID-19 Pandemic on Domain-Specific Physical Activity, Sedentary Behavior, Sleeping Time, and Step Count: An Online Cross-sectional Nationwide Survey and an Accelerometer-based Observational Study2023
Author(s)
Yamada Y, Namba H, Date H, Kitayama S, Nakayama Y, Kimura M, Fujita H, Miyachi M
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Journal Title
JMIR Public Health Surveill
Volume: 9
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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