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．

本研究的目的是通过人们的行走来评估环境中的潜在风险并将其显示在地图上，从而创建跌倒风险地图信息系统（GIS）。为了实现这一目标，使用惯性测量单元 (IMU) 来计算与跌倒风险相关的步态特征。为了计算步态特征，我们根据IMU获得的加速度和角速度计算脚的轨迹，并使用获得的轨迹来计算步态特征。附着在脚上的 IMU 传感器识别步行的阶段（负载响应阶段、静止阶段、向前摆动阶段、摆动阶段），并据此确定一个步态周期的长度（步幅时间）和一个步态周期。我们计算了行走过程中双腿与地面接触的时间百分比，以及一个行走周期中双脚行走的距离（步幅）。此时，认为从IMU获得的加速度包含噪声，并且确认了简单地进行积分时位置信息发散，因此在计算位置时也使用了步行的相位信息并进行了计算。更正。光学运动捕捉和 IMU 之间的比较证实，可以在实验室环境中以足够的测量精度计算步态特征。因此，当我们在室外进行测量时，我们发现回程时室外环境下的步行特性存在显着差异（尤其是步行路径为斜坡的环境）。此时，确认步行异常值（步幅3000毫米以上）。我们的目标是增加科目数量和步行地点的数量，这在前一年是一个挑战。总共收集了五个受试者的数据并在实际地图上进行了评估。当我们分析获得的结果以及测量过程中拍摄的步行视频时，我们发现可以通过视觉确定步态变化的原因。