無意識な歩行の変化を通じて環境に潜在する転倒リスクを顕在化する技術

通过无意识的步态变化揭示环境中潜在跌倒风险的技术

基本信息

批准号：
17J06178
负责人：
澤留朗
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，人の歩行を通じて環境に潜在するリスクを評価し，それを地図上に表示することで転倒リスク地図情報システム (Geographic Information System : GIS) を作成することである．これを実現するために慣性計測装置 (Inertia Measurement Unit : IMU) によって転倒リスクと関連があるとされている歩行特徴を算出する．歩行特徴算出のため，IMUから得られる加速度と角速度から足部の軌跡を算出し，得られた軌跡を用いて歩行特徴を算出した．足部に貼付したIMUセンサから歩行の相 (荷重応答期，静止期，前遊脚期，遊脚期) を識別し，それを基に1歩行周期の長さ (ストライド時間) ，1歩行周期中における両脚で接地している時間の割合，1歩行周期中に足の移動した距離 (ストライド長) の算出を行った．この時IMUから得られる加速度にはノイズが含まれていると考えられ，単純に積分を行っただけでは位置情報が発散することが確認されたことから，位置の算出に関しても歩行の相情報を利用し補正を行った．光学式のモーションキャプチャとIMUによる比較を行ったところ，実験室環境中ではIMUによる計測でも十分な計測精度で歩行特徴が算出されることが確認された．そのため屋外での計測を行ったところ，屋外の環境のうち復路 (特に歩行路が斜面上になっている環境) では歩行特徴が大きく異なっていることを見出した．この時，歩行としては異常な値 (ストライド長が3000mm以上) が確認された．前年度課題としていた被験者数と歩行箇所の増加を目指した．合計で5名の被験者のデータを収集し，実際の地図上での評価を行った．得られた結果を計測中に撮影した歩行映像とあわせて解析を行ったところ，歩容の変化が見られた箇所は目視でもその要因が判別できる箇所であった．

这项研究的目的是通过步行来评估环境中的潜在风险，并通过在地图上显示地理信息系统（GIS）。为了实现这一目标，我们计算出据说使用惯性测量单元（IMU）跌倒的风险有关的步行特征。为了计算步行特征，根据从IMU获得的加速度和角速度计算脚部轨迹，并使用获得的轨迹计算步行特性。从附着在脚上的IMU传感器中鉴定出步行阶段（负载响应时间，静止期，前摆阶段和秋千阶段），并基于此，一个步行周期的长度（步行时间），双腿在步行周期内接地的时间的百分比，以及在步行周期（步行长度）中脚步的距离。目前，人们认为从IMU获得的加速度包含噪声，并且可以通过集成位置来简单地分歧位置信息，因此使用步行阶段信息进行校正以进行位置计算。在比较光学捕获和IMU时，可以证实在实验室环境中，即使使用IMU测量，也可以以足够的测量精度来计算步行特征。因此，当我们在户外进行测量时，我们发现步行特征在返回旅程中有很大差异（尤其是在步行路径在斜坡上的环境中）。目前，确认异常值（超过3000 mm的步长）。目的是增加上一年任务的受试者和步行地点的数量。从实际地图收集并评估了总共五个受试者的数据。分析了所获得的结果，并在测量过程中拍摄的步行镜头，步态变化是可以在视觉上辨别原因的点。